(57)【要約】【課題】有機性廃液の嫌気性処理において、効率的に汚泥の溶解性を向上させると同時に、汚泥中に存在するリンを溶出させ、消化ガスの発生を促進し、処分汚泥量の低減をはかるとともに、リンを回収する。【解決手段】流入する有機性廃液にオゾン処理を行ない、ついでアルカリ処理を行なったのち、改質後の有機性廃液を固形物と溶液に分離する。分離後の固形物を嫌気性消化槽に導入して嫌気性消化を行なうとともに、分離後の溶液からリンを回収する。嫌気性消化槽の消化汚泥を引き抜き、引き抜いた消化汚泥に分散および改質の処理を加えてもよい。また、引き抜いた消化汚泥の固液分離を行ない、得られた濃縮汚泥に分散および改質の処理を加えるようにしてもよい。【選択図】        図９
2005007339.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
嫌気性消化を行なう有機性廃液の処理方法であって、
流入する有機性廃液、嫌気性消化を行なう工程から引き抜かれた消化汚泥、および当該消化汚泥を固液分離したのちの固形物である濃縮汚泥のうち少なくとも２つの少なくとも一部分、あるいは該有機性廃液、該消化汚泥、および該濃縮汚泥のうち少なくとも２つからなる混合物の少なくとも一部分にオゾン処理を行なうオゾン処理工程と、
該オゾン処理後に行なうアルカリ処理工程と、
該アルカリ処理後に嫌気性消化を行なう工程
とを含む方法。
【請求項２】
前記アルカリ処理後の、有機性廃液、消化汚泥、および濃縮汚泥のうち少なくとも２つ、あるいは該有機性廃液、該消化汚泥、および該濃縮汚泥のうち少なくとも２つからなる混合物を溶液と固形物とに分離する固液分離工程をさらに含み、該固形物に嫌気性消化を行なう請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記アルカリ処理後の、有機性廃液、消化汚泥、および濃縮汚泥のうち少なくとも２つ、あるいは該有機性廃液、該消化汚泥、および該濃縮汚泥のうち少なくとも２つからなる混合物を溶液と固形物に分離する固液分離工程と、前記溶液からリンを回収するリン回収工程とをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項４】
嫌気性消化を行なう有機性廃液の処理方法であって、
流入する有機性廃液、嫌気性消化を行なう工程から引き抜かれた消化汚泥、および当該消化汚泥を固液分離したのちの固形物である濃縮汚泥のうち少なくとも１つの少なくとも一部分、あるいは該有機性廃液、該消化汚泥、および該濃縮汚泥のうち少なくとも２つからなる混合物の少なくとも一部分にオゾン処理を行なうオゾン処理工程と、
該オゾン処理後に行なうアルカリ処理工程と、
該アルカリ処理工程後に、溶液と固形物に分離する固液分離工程と、
該溶液からリンを回収するリン回収工程工程と
該固形物に嫌気性消化を行なう工程
とを含み、
前記アルカリ処理工程において、前記溶液中のアルカリ物質を用いる方法。
【請求項５】
嫌気性消化を行なう有機性廃液の処理方法であって、
流入する有機性廃液、嫌気性消化を行なう工程から引き抜かれた消化汚泥、および該消化汚泥を固液分離したのちの固形物である濃縮汚泥のうち少なくとも２つの少なくとも一部分、あるいは該有機性廃液、該消化汚泥、および該濃縮汚泥のうち少なくとも２つからなる混合物の少なくとも一部分にオゾン処理を行なうオゾン処理工程と、
該オゾン処理後に嫌気性消化を行なう工程とを含み、
該オゾン処理工程を、過酸化水素の存在下、または紫外線照射下で行なう方法。
【請求項６】
前記オゾン処理後の、有機性廃液、消化汚泥、および濃縮汚泥のうち少なくとも２つ、あるいは該有機性廃液、該消化汚泥、および該濃縮汚泥のうち少なくとも２つからなる混合物を溶液と固形物とに分離する固液分離工程をさらに含み、該固形物に嫌気性消化を行なう請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記オゾン処理後の、有機性廃液、消化汚泥、および濃縮汚泥のうち少なくとも２つ、あるいは該有機性廃液、該消化汚泥、および該濃縮汚泥のうち少なくとも２つからなる混合物を溶液と固形物とに分離する固液分離工程と、該溶液からリンを回収するリン回収工程とをさらに含む請求項５記載の方法。
【請求項８】
嫌気性消化を行なう有機性廃液の処理方法であって、
流入する有機性廃液、嫌気性消化を行なう工程から引き抜かれた消化汚泥、および該消化汚泥を固液分離したのちの固形物である濃縮汚泥のうち少なくとも１つの少なくとも一部分、あるいは該有機性廃液、該消化汚泥、および該濃縮汚泥のうち少なくとも２つからなる混合物の少なくとも一部分にオゾン処理を行なうオゾン処理工程と、
該オゾン処理後に行なうアルカリ処理工程と、
該アルカリ処理工程後に、溶液と固形物に分離する固液分離工程と、
該溶液からリンを回収するリン回収工程と
該固形物に嫌気性消化を行なう工程
とを含む方法
または、
流入する有機性廃液、嫌気性消化を行なう工程から引き抜かれた消化汚泥、および該消化汚泥を固液分離したのちの固形物である濃縮汚泥のうち少なくとも１つの少なくとも一部分、あるいは該有機性廃液、該消化汚泥、および該濃縮汚泥のうち少なくとも２つからなる混合物の少なくとも一部分に、過酸化水素存在下または紫外線照射下でオゾン処理を行なうオゾン処理工程と
該オゾン処理工程後に、溶液と固形物に分離する固液分離工程と、
該溶液からリンを回収するリン回収工程と
該固形物に嫌気性消化を行なう工程
とを含む方法
において、前記オゾン処理および前記アルカリ処理の少なくとも１つを加熱しながら行なう方法。
【請求項９】
嫌気性消化を行なう有機性廃液の処理方法であって、
流入する有機性廃液、嫌気性消化を行なう工程から引き抜かれた消化汚泥、および該消化汚泥を固液分離したのちの固形物である濃縮汚泥のうち少なくとも１つの少なくとも一部分、あるいは該有機性廃液、該消化汚泥、および該濃縮汚泥のうち少なくとも２つからなる混合物の少なくとも一部分にオゾン処理を行なうオゾン処理工程と、
該オゾン処理後に行なうアルカリ処理工程と、
該アルカリ処理工程後に、溶液と固形物に分離する固液分離工程と、
該溶液からリンを回収するリン回収工程と
該固形物に嫌気性消化を行なう工程
とを含む方法
または、
流入する有機性廃液、嫌気性消化を行なう工程から引き抜かれた消化汚泥、および該消化汚泥を固液分離したのちの固形物である濃縮汚泥のうち少なくとも１つの少なくとも一部分、あるいは該有機性廃液、該消化汚泥、および該濃縮汚泥のうち少なくとも２つからなる混合物の少なくとも一部分に、過酸化水素存在下または紫外線照射下でオゾン処理を行なうオゾン処理工程と
該オゾン処理工程後に、溶液と固形物に分離する固液分離工程と、
該溶液からリンを回収するリン回収工程と
該固形物に嫌気性消化を行なう工程
とを含む方法
において、前記固形物を嫌気性消化に導入する際、微生物活性増大物質を混合する方法。
【請求項１０】
嫌気性消化を行なう装置を備える有機性廃液の処理装置であって、
流入する有機性廃液、該嫌気性消化を行なう装置から引き抜かれた消化汚泥、および該消化汚泥を固液分離したのちの固形物である濃縮汚泥のうち少なくとも２つの少なくとも一部分、あるいは該有機性廃液、該消化汚泥、および該濃縮汚泥のうち少なくとも２つからなる混合物の少なくとも一部分にオゾン処理を行なうオゾン処理装置と、
該オゾン処理後に行なうアルカリ処理のためのアルカリ処理装置と、
該アルカリ処理ののちに該嫌気性消化を行なう装置に導入するための導入装置
とを含む装置。
【請求項１１】
前記アルカリ処理後の、有機性廃液、消化汚泥、および濃縮汚泥のうち少なくとも２つ、あるいは該有機性廃液、該消化汚泥、および該濃縮汚泥のうち少なくとも２つからなる混合物を溶液と固形物とに分離する固液分離装置をさらに備え、該固形物を前記嫌気性消化を行なう装置に導入する導入装置を備える請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記アルカリ処理後の、有機性廃液、消化汚泥、および濃縮汚泥のうち少なくとも２つ、あるいは該有機性廃液、該消化汚泥、および該濃縮汚泥のうち少なくとも２つからなる混合物を溶液と固形物に分離する固液分離装置と、前記溶液からリンを回収するリン回収装置とをさらに備える請求項１０記載の装置。
【請求項１３】
嫌気性消化を行なう装置を備える有機性廃液の処理装置であって、
流入する有機性廃液、嫌気性消化を行なう装置から引き抜かれた消化汚泥、および当該消化汚泥を固液分離したのちの固形物である濃縮汚泥のうち少なくとも１つの少なくとも一部分、あるいは該有機性廃液、該消化汚泥、および該濃縮汚泥のうち少なくとも２つからなる混合物の少なくとも一部分にオゾン処理を行なうオゾン処理装置と、
該オゾン処理後に行なうアルカリ処理のためのアルカリ処理装置と、
該アルカリ処理後に、溶液と固形物に分離する固液分離装置と、
該溶液からリンを回収するリン回収装置と
該固形物を、該嫌気性消化を行なう装置に導入する導入装置
とを備え、
前記アルカリ処理装置において、前記溶液に含まれるアルカリ物質を利用するためのアルカリ再利用装置を備える装置。
【請求項１４】
嫌気性消化を行なう装置を備える有機性廃液の処理装置であって、
流入する有機性廃液、嫌気性消化を行なう装置から引き抜かれた消化汚泥、および該消化汚泥を固液分離したのちの固形物である濃縮汚泥のうち少なくとも２つの少なくとも一部分、あるいは該有機性廃液、該消化汚泥、および該濃縮汚泥のうち少なくとも２つからなる混合物の少なくとも一部分にオゾン処理を行なうオゾン処理装置と、
該オゾン処理ののちに嫌気性消化を行なう装置とを備え、
該オゾン処理装置が、過酸化水素の存在下、または紫外線照射下でオゾン処理を行なうための手段を備える装置。
【請求項１５】
前記オゾン処理後の、有機性廃液、消化汚泥、および濃縮汚泥のうち少なくとも２つ、あるいは該有機性廃液、該消化汚泥、および該濃縮汚泥のうち少なくとも２つからなる混合物を溶液と固形物とに分離する固液分離装置と、該固形物を前記嫌気性消化を行なう装置に導入する導入装置とをさらに備える請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
前記オゾン処理後の、有機性廃液、消化汚泥、および濃縮汚泥のうち少なくとも２つ、あるいは該有機性廃液、該消化汚泥、および該濃縮汚泥のうち少なくとも２つからなる混合物を溶液と固形物とに分離する固液分離装置と、前記溶液からリンを回収するリン回収装置とをさらに備える請求項１４記載の装置。
【請求項１７】
嫌気性消化を行なう装置を備える有機性廃液の処理装置であって、
流入する有機性廃液、嫌気性消化を行なう装置から引き抜かれた消化汚泥、および当該消化汚泥を固液分離したのちの固形物である濃縮汚泥のうち少なくとも１つの少なくとも一部分、あるいは該有機性廃液、該消化汚泥、および該濃縮汚泥のうち少なくとも２つからなる混合物の少なくとも一部分にオゾン処理を行なうオゾン処理装置と、
該オゾン処理後に行なうアルカリ処理のためのアルカリ処理装置と、
該アルカリ処理ののちに溶液と固形物に分離するための固液分離装置と、
該溶液からリンを回収するリン回収装置と
該固形物を、該嫌気性消化を行なう装置に導入する導入装置
とを備える装置
または、
流入する有機性廃液、嫌気性消化を行なう装置から引き抜かれた消化汚泥、および当該消化汚泥を固液分離したのちの固形物である濃縮汚泥のうち少なくとも１つの少なくとも一部分、あるいは該有機性廃液、該消化汚泥、および該濃縮汚泥のうち少なくとも２つからなる混合物の少なくとも一部分に、過酸化水素存在下または紫外線照射下でオゾン処理を行なうオゾン処理装置と
該オゾン処理ののちに溶液と固形物に分離する固液分離装置と、
該溶液からリンを回収するリン回収装置と
該固形物を、該嫌気性消化を行なう装置に導入する導入装置
とを備える装置
において、前記オゾン処理装置および前記アルカリ処理装置の少なくとも１つが加熱手段を備える装置。
【請求項１８】
嫌気性消化を行なう装置を備える有機性廃液の処理装置であって、
流入する有機性廃液、嫌気性消化を行なう装置から引き抜かれた消化汚泥、および当該消化汚泥を固液分離したのちの固形物である濃縮汚泥のうち少なくとも１つの少なくとも一部分、あるいは該有機性廃液、該消化汚泥、および該濃縮汚泥のうち少なくとも２つからなる混合物の少なくとも一部分にオゾン処理を行なうオゾン処理装置と、
該オゾン処理後に行なうアルカリ処理のためのアルカリ処理装置と、
該アルカリ処理ののちに溶液と固形物に分離するための固液分離装置と、
該溶液からリンを回収するリン回収装置と
該固形物を、該嫌気性消化を行なう装置に導入する導入装置
とを備える装置
または、
流入する有機性廃液、嫌気性消化を行なう装置から引き抜かれた消化汚泥、および該消化汚泥を固液分離したのちの固形物である濃縮汚泥のうち少なくとも１つの少なくとも一部分、あるいは該有機性廃液、該消化汚泥、および該濃縮汚泥のうち少なくとも２つからなる混合物の少なくとも一部分に、過酸化水素存在下または紫外線照射下でオゾン処理を行なうオゾン処理装置と
該オゾン処理ののちに溶液と固形物に分離する固液分離装置と、
該溶液からリンを回収するリン回収装置と
該固形物を、該嫌気性消化を行なう装置に導入する導入装置
とを備える装置
において、前記導入装置に微生物活性増大物質を導入するための手段を備える装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性廃液の処理方法および処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
食品などの製造プロセスからの廃液、下廃水処理プロセスで排出される有機性汚泥あるいは人畜のし尿など、スラリー状の高濃度有機性廃液の処理には、嫌気性微生物を用いた嫌気性消化と呼ばれる処理方法が広く実施されている。この嫌気性消化では、廃液中の有機物は微生物の作用により、固形物の溶解、有機酸生成、メタン生成のプロセスを経て、最終的にはメタンガスに変換される。このメタンガスは燃料や発電原料として利用できるため、エネルギー生産型の処理方法として注目されている。
【０００３】
しかし、この嫌気性消化においては、固形物の溶解から有機酸生成、メタン生成までの微生物の作用が遅く、処理に長時間を要するため装置、とくに嫌気性消化を行なう消化槽が大型化するという欠点がある。
【０００４】
さらに、処理すべき流入廃液中には、紙や木材などに由来する繊維質や微生物の細胞壁など、嫌気性微生物によって溶解され難い固形物、すなわち難溶解性物質が含まれる場合が多い。この難溶解性物質は、固形物の溶解および有機酸生成の過程でも溶解されずに残存するため、メタンガスに変換されることなく未分解の汚泥として消化槽から引き抜かれ、焼却などの方法でエネルギーを投入して処分される。現状の嫌気性消化では、流入廃液中の固形物の約５０％が溶解できずに引き抜き処分されており、その結果、メタンガスとしてのエネルギー回収も５０％程度にとどまっている。したがって、流入廃液中の有機物からのエネルギー回収率を高め、処分する汚泥の量を減らすには、流入廃液中や消化汚泥中に存在する難溶解性物質を溶解させ、メタンガスへの変換を促進することが課題である。
【０００５】
これら難溶解性物質の溶解には、難溶解性物質を易溶解性物質ヘ改質する、すなわち嫌気性消化槽内の微生物にとって溶解可能な物質に改質し、それを微生物によって溶解させることが有効であり、効率的な易溶解性物質への改質方法、改質装置が重要である。
【０００６】
また、近年、リンの採掘年数に限界があることが明らかとなり、リン資源の再利用が重要視されている。有機性廃液、特に下廃水処理プロセスで発生する有機汚泥にはリンが比較的高濃度で含まれている場合があり、この有機汚泥中からリンを溶出させ、回収し、再利用するための方法、装置が重要となっている。
【０００７】
嫌気性消化において固形物の溶解性を増大し、メタンガスへの変換を向上する方法として、特許文献１には、嫌気性消化槽から引き抜いた消化汚泥をオゾン処理または高圧パルス放電処理により改質し、この処理汚泥を嫌気性消化槽に戻す処理方法が記載されている。このような処理方法では、処理すべき廃液を被処理液路から投入し、嫌気性消化槽で消化処理を行なう。嫌気性消化槽の汚泥は連絡路を通って膜分離装置へ輸送され、濃縮汚泥と処理液に分離される。膜分離装置で分離された汚泥は返送汚泥路によって嫌気性消化槽へ返送されるとともに、その一部は濃縮液取出路を通って改質槽へ送られ、ここでオゾン処理を行なった後、改質汚泥路を介して嫌気性消化槽に返送される。
【０００８】
また、廃水処理プロセスにて発生する有機汚泥からリンを溶出させ回収する試みの例が、たとえば非特許文献１に開示されている。ここでは、下水処理場の活性汚泥を７０〜９０℃で最大１２０分間加熱処理することにより、活性汚泥中のリン成分を液相中に溶出させた結果が開示されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平９−２０６７８５号公報（第２−３頁、第１図）
【非特許文献１】
大竹久夫、他４名，「バイオレメディエーション技術を活用する汚染環境の修復  リン資源の循環再利用のためのバイオテクノロジー」，環境科学会誌，社団法人環境科学会，平成１１年，第１２巻，第４号，ｐ．４３３〜４４１
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１のオゾンを用いた従来技術では、汚泥の溶解性を向上させるためだけに汚泥のオゾン処理を行なっており、このオゾン処理において、汚泥中に含まれるリンを液相中に溶出させる効果についてはまったく示されていない。一方、非特許文献１下水汚泥からのリン回収に関する従来技術では、加熱処理によって汚泥中のリン成分を液相中に溶出させているが、この加熱処理はリン溶出のためだけに行なわれており、汚泥を加熱処理することによるリン溶出以外の効果はまったく示されていない。したがって、汚泥からエネルギーとリンを同時に回収するための処理方法および処理装置についてはこれまでまったく開示されておらず実現するための方法、装置は全く存在しない。
【００１１】
また、嫌気性消化槽内の汚泥は、種々の微生物や有機ポリマーなどが高度に密集し汚泥フロックを形成している。ところが、前記のオゾンを用いた従来技術では、消化汚泥中の固形物に対し直接オゾン処理を行なっているため、オゾンがこの汚泥フロックの内部にまで浸透できず、オゾンは汚泥固形物の表面とのみ反応することになる。その結果、このようなオゾン処理単独では、難溶解性物質の改質、すなわち易溶解性物質への変換が不充分となり、汚泥固形物の溶解性増大およびメタンガスへの変換効率向上の効果が充分に得られないという問題があった。
【００１２】
また、前記従来技術において、オゾン処理によって固形物を分散させ、オゾンを固形物の内部の難分解性物質と反応させることも可能ではあるが、オゾンのみで固形物の分散を行なおうとすると、その分オゾン消費量が増加してしまい、難溶解性物質の改質すなわち易溶解物質への変換を達成するために大量のオゾンが必要となり、効率的な処理とならず、運転費用が高くなってしまうという問題があった。
【００１３】
本発明は、生産プロセスからの有機性廃液や下廃水処理で生じる有機汚泥などを嫌気性消化によって処理する際に、有機性廃液、有機汚泥または嫌気性消化汚泥に含まれる固形物の溶解性を増大させ、メタンガスへの変換率を向上させ、処分すべき汚泥量を低減できるだけでなく、これと同時に、枯渇が懸念されているリンを有機性廃液、有機汚泥または嫌気性消化汚泥から溶出させ、資源として回収できるエネルギー・リン同時回収型の処理方法および処理装置を提供することを目的とする。さらに、本発明は、単独処理では効率が低い課題を解決するため、２つ以上の処理を組み合わせることで、より少ないエネルギー、コストで効率的にエネルギー・リン同時回収を達成できる有機性廃液の処理方法および処理装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の有機性廃液処理方法は、嫌気性消化を行なう有機性廃液の処理方法であって、
流入する有機性廃液、嫌気性消化を行なう工程から引き抜かれた消化汚泥、および当該消化汚泥を固液分離したのちの固形物である濃縮汚泥のうち少なくとも２つの少なくとも一部分、あるいは該有機性廃液、該消化汚泥、および該濃縮汚泥のうち少なくとも２つからなる混合物の少なくとも一部分にオゾン処理を行なうオゾン処理工程と、
該オゾン処理後に行なうアルカリ処理工程と、
該アルカリ処理後に嫌気性消化を行なう工程
とを含む方法である。
【００１５】
本発明の他の有機性廃液処理方法は、嫌気性消化を行なう有機性廃液の処理方法であって、
流入する有機性廃液、嫌気性消化を行なう工程から引き抜かれた消化汚泥、および当該消化汚泥を固液分離したのちの固形物である濃縮汚泥のうち少なくとも１つの少なくとも一部分、あるいは該有機性廃液、該消化汚泥、および該濃縮汚泥のうち少なくとも２つからなる混合物の少なくとも一部分にオゾン処理を行なうオゾン処理工程と、
該オゾン処理後に行なうアルカリ処理工程と、
該アルカリ処理工程後に、溶液と固形物に分離する固液分離工程と、
該溶液からリンを回収するリン回収工程工程と
該固形物に嫌気性消化を行なう工程
とを含み、
前記アルカリ処理工程において、前記溶液中のアルカリ物質を用いる方法である。
【００１６】
本発明のまた他の有機性廃液処理方法は、嫌気性消化を行なう有機性廃液の処理方法であって、
流入する有機性廃液、嫌気性消化を行なう工程から引き抜かれた消化汚泥、および該消化汚泥を固液分離したのちの固形物である濃縮汚泥のうち少なくとも２つの少なくとも一部分、あるいは該有機性廃液、該消化汚泥、および該濃縮汚泥のうち少なくとも２つからなる混合物の少なくとも一部分にオゾン処理を行なうオゾン処理工程と、
該オゾン処理後に嫌気性消化を行なう工程とを含み、
該オゾン処理工程を、過酸化水素の存在下、または紫外線照射下で行なう方法である。
【００１７】
本発明のさらなる有機性廃液処理方法は、嫌気性消化を行なう有機性廃液の処理方法であって、
流入する有機性廃液、嫌気性消化を行なう工程から引き抜かれた消化汚泥、および該消化汚泥を固液分離したのちの固形物である濃縮汚泥のうち少なくとも１つの少なくとも一部分、あるいは該有機性廃液、該消化汚泥、および該濃縮汚泥のうち少なくとも２つからなる混合物の少なくとも一部分にオゾン処理を行なうオゾン処理工程と、
該オゾン処理後に行なうアルカリ処理工程と、
該アルカリ処理工程後に、溶液と固形物に分離する固液分離工程と、
該溶液からリンを回収するリン回収工程と
該固形物に嫌気性消化を行なう工程
とを含む方法
または、
流入する有機性廃液、嫌気性消化を行なう工程から引き抜かれた消化汚泥、および該消化汚泥を固液分離したのちの固形物である濃縮汚泥のうち少なくとも１つの少なくとも一部分、あるいは該有機性廃液、該消化汚泥、および該濃縮汚泥のうち少なくとも２つからなる混合物の少なくとも一部分に、過酸化水素存在下または紫外線照射下でオゾン処理を行なうオゾン処理工程と
該オゾン処理工程後に、溶液と固形物に分離する固液分離工程と、
該溶液からリンを回収するリン回収工程と
該固形物に嫌気性消化を行なう工程
とを含む方法
において、前記オゾン処理および前記アルカリ処理の少なくとも１つを加熱しながら行なう方法である。
【００１８】
本発明のさらに他の有機性廃液処理方法は、嫌気性消化を行なう有機性廃液の処理方法であって、
流入する有機性廃液、嫌気性消化を行なう工程から引き抜かれた消化汚泥、および該消化汚泥を固液分離したのちの固形物である濃縮汚泥のうち少なくとも１つの少なくとも一部分、あるいは該有機性廃液、該消化汚泥、および該濃縮汚泥のうち少なくとも２つからなる混合物の少なくとも一部分にオゾン処理を行なうオゾン処理工程と、
該オゾン処理後に行なうアルカリ処理工程と、
該アルカリ処理工程後に、溶液と固形物に分離する固液分離工程と、
該溶液からリンを回収するリン回収工程と
該固形物に嫌気性消化を行なう工程
とを含む方法
または、
流入する有機性廃液、嫌気性消化を行なう工程から引き抜かれた消化汚泥、および該消化汚泥を固液分離したのちの固形物である濃縮汚泥のうち少なくとも１つの少なくとも一部分、あるいは該有機性廃液、該消化汚泥、および該濃縮汚泥のうち少なくとも２つからなる混合物の少なくとも一部分に、過酸化水素存在下または紫外線照射下でオゾン処理を行なうオゾン処理工程と
該オゾン処理工程後に、溶液と固形物に分離する固液分離工程と、
該溶液からリンを回収するリン回収工程と
該固形物に嫌気性消化を行なう工程
とを含む方法
において、前記固形物を嫌気性消化に導入する際、微生物活性増大物質を混合する方法である。
【００１９】
また、上記目的を達成するための、本発明の有機性廃液処理装置は、嫌気性消化を行なう装置を備える有機性廃液の処理装置であって、
流入する有機性廃液、該嫌気性消化を行なう装置から引き抜かれた消化汚泥、および該消化汚泥を固液分離したのちの固形物である濃縮汚泥のうち少なくとも２つの少なくとも一部分、あるいは該有機性廃液、該消化汚泥、および該濃縮汚泥のうち少なくとも２つからなる混合物の少なくとも一部分にオゾン処理を行なうオゾン処理装置と、
該オゾン処理後に行なうアルカリ処理のためのアルカリ処理装置と、
該アルカリ処理ののちに該嫌気性消化を行なう装置に導入するための導入装置
とを含む装置である。
【００２０】
本発明による他の有機性廃液処理装置は、嫌気性消化を行なう装置を備える有機性廃液の処理装置であって、
流入する有機性廃液、嫌気性消化を行なう装置から引き抜かれた消化汚泥、および当該消化汚泥を固液分離したのちの固形物である濃縮汚泥のうち少なくとも１つの少なくとも一部分、あるいは該有機性廃液、該消化汚泥、および該濃縮汚泥のうち少なくとも２つからなる混合物の少なくとも一部分にオゾン処理を行なうオゾン処理装置と、
該オゾン処理後に行なうアルカリ処理のためのアルカリ処理装置と、
該アルカリ処理後に、溶液と固形物に分離する固液分離装置と、
該溶液からリンを回収するリン回収装置と
該固形物を、該嫌気性消化を行なう装置に導入する導入装置
とを備え、
前記アルカリ処理装置において、前記溶液に含まれるアルカリ物質を利用するためのアルカリ再利用装置を備える装置である。
【００２１】
本発明によるまた他の有機性廃液処理装置は、嫌気性消化を行なう装置を備える有機性廃液の処理装置であって、
流入する有機性廃液、嫌気性消化を行なう装置から引き抜かれた消化汚泥、および該消化汚泥を固液分離したのちの固形物である濃縮汚泥のうち少なくとも２つの少なくとも一部分、あるいは該有機性廃液、該消化汚泥、および該濃縮汚泥のうち少なくとも２つからなる混合物の少なくとも一部分にオゾン処理を行なうオゾン処理装置と、
該オゾン処理ののちに嫌気性消化を行なう装置とを備え、
該オゾン処理装置が、過酸化水素の存在下、または紫外線照射下でオゾン処理を行なうための手段を備える装置である。
【００２２】
本発明によるさらなる有機性廃液処理装置は、嫌気性消化を行なう装置を備える有機性廃液の処理装置であって、
流入する有機性廃液、嫌気性消化を行なう装置から引き抜かれた消化汚泥、および当該消化汚泥を固液分離したのちの固形物である濃縮汚泥のうち少なくとも１つの少なくとも一部分、あるいは該有機性廃液、該消化汚泥、および該濃縮汚泥のうち少なくとも２つからなる混合物の少なくとも一部分にオゾン処理を行なうオゾン処理装置と、
該オゾン処理後に行なうアルカリ処理のためのアルカリ処理装置と、
該アルカリ処理ののちに溶液と固形物に分離するための固液分離装置と、
該溶液からリンを回収するリン回収装置と
該固形物を、該嫌気性消化を行なう装置に導入する導入装置
とを備える装置
または、
流入する有機性廃液、嫌気性消化を行なう装置から引き抜かれた消化汚泥、および当該消化汚泥を固液分離したのちの固形物である濃縮汚泥のうち少なくとも１つの少なくとも一部分、あるいは該有機性廃液、該消化汚泥、および該濃縮汚泥のうち少なくとも２つからなる混合物の少なくとも一部分に、過酸化水素存在下または紫外線照射下でオゾン処理を行なうオゾン処理装置と
該オゾン処理ののちに溶液と固形物に分離する固液分離装置と、
該溶液からリンを回収するリン回収装置と
該固形物を、該嫌気性消化を行なう装置に導入する導入装置
とを備える装置
において、前記オゾン処理装置および前記アルカリ処理装置の少なくとも１つが加熱手段を備える装置である。
【００２３】
本発明によるさらに他の有機性廃液処理装置は、嫌気性消化を行なう装置を備える有機性廃液の処理装置であって、
流入する有機性廃液、嫌気性消化を行なう装置から引き抜かれた消化汚泥、および当該消化汚泥を固液分離したのちの固形物である濃縮汚泥のうち少なくとも１つの少なくとも一部分、あるいは該有機性廃液、該消化汚泥、および該濃縮汚泥のうち少なくとも２つからなる混合物の少なくとも一部分にオゾン処理を行なうオゾン処理装置と、
該オゾン処理後に行なうアルカリ処理のためのアルカリ処理装置と、
該アルカリ処理ののちに溶液と固形物に分離するための固液分離装置と、
該溶液からリンを回収するリン回収装置と
該固形物を、該嫌気性消化を行なう装置に導入する導入装置
とを備える装置
または、
流入する有機性廃液、嫌気性消化を行なう装置から引き抜かれた消化汚泥、および該消化汚泥を固液分離したのちの固形物である濃縮汚泥のうち少なくとも１つの少なくとも一部分、あるいは該有機性廃液、該消化汚泥、および該濃縮汚泥のうち少なくとも２つからなる混合物の少なくとも一部分に、過酸化水素存在下または紫外線照射下でオゾン処理を行なうオゾン処理装置と
該オゾン処理ののちに溶液と固形物に分離する固液分離装置と、
該溶液からリンを回収するリン回収装置と
該固形物を、該嫌気性消化を行なう装置に導入する導入装置
とを備える装置
において、前記導入装置に微生物活性増大物質を導入するための手段を備える装置である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の有機性廃液処理方法について、その効果を確認するために実験を行なった。
【００２５】
実験１
下水処理場の余剰汚泥と初沈汚泥を混合した有機汚泥に対して、室温条件において、オゾン処理を行なった後にアルカリ処理を行なった。オゾン処理ではオゾン注入率を０．０５ｇ−Ｏ３／ｇ−ＳＳとし、アルカリ処理では水酸化ナトリウム溶液を添加しｐＨ１２で１０分保持した。
【００２６】
有効容積３．０Ｌの培養ビンにＶＳＳ濃度約２０，０００ｍｇ／Ｌの嫌気性消化汚泥を１．０Ｌ分投入し、ここに、ｐＨを中性付近に調整しＶＳＳ濃度を約２０，０００ｍｇ／Ｌに調整した前記処理汚泥（オゾン、アルカリ処理を行なった汚泥）１．０Ｌを混合した。このようにして調製したＶＳＳ濃度約２０，０００ｍｇ／Ｌの混合汚泥２．０Ｌを、５０℃で嫌気状態に保ち消化処理を行なった。
【００２７】
また、アルカリ処理直後の汚泥について遠心分離を行ない、上澄み液に炭酸カルシウム溶液を混合した。析出した固形物を分離膜を用いて回収し、同時に溶液をろ液として分離した（以後、このろ液を１回目アルカリ廃液とする）。この１回目アルカリ廃液を、上記と同じ条件でオゾン処理のみを行なった別の有機汚泥と混合し１０分間保持してアルカリ処理を行なった。この汚泥を、ｐＨを中性付近、ＶＳＳ濃度を約２０，０００ｍｇ／Ｌに調整し、上記同様嫌気性消化汚泥と混合し、５０℃で嫌気状態に保ち消化処理を行なった。この１回目アルカリ廃液を用いてアルカリ処理した汚泥をアルカリ再利用汚泥（１回目）とする。
【００２８】
さらに、上記のアルカリ再利用汚泥（１回目）について、同様の遠心分離を行なった。分離した上澄み液に炭酸カルシウム溶液を混合し、析出した固形物を分離膜を用いて回収し、分離後のろ液（以後、２回目アルカリ廃液とする）を、さらに別のオゾン処理のみ行なった有機汚泥と混合し１０分間保持してアルカリ処理を行なった。この汚泥を、ｐＨを中性付近、ＶＳＳ濃度を約２０，０００ｍｇ／Ｌに調整し、上記同様嫌気性消化汚泥と混合し、５０℃で嫌気状態に保ち消化処理を行なった。この２回目アルカリ廃液を用いてアルカリ処理した汚泥をアルカリ再利用汚泥（２回目）とする。
【００２９】
また、対照実験として、オゾン処理およびアルカリ処理のいずれの処理も行なっていないＶＳＳ濃度約２０，０００ｍｇ／Ｌの嫌気性消化汚泥２．０Ｌについても、同様に５０℃で嫌気状態に保ち消化処理を行なった。
【００３０】
本実験におけるＶＳＳ濃度の経日変化を図１に、消化ガスの発生量（積算値）を図２に示す。図１および図２は、それぞれＶＳＳ濃度の経日変化および積算のガス発生量の経日変化の結果であって、未処理の場合のデータは曲線Ｌ１、オゾン処理後水酸化ナトリウムでアルカリ処理を行なった処理汚泥の場合のデータは曲線Ｌ２、アルカリ再利用汚泥（１回目）の場合のデータは曲線Ｌ３、アルカリ再利用汚泥（２回目）の場合のデータは曲線Ｌ４、でそれぞれ示される。
【００３１】
図１に示すように、オゾンおよびアルカリ処理によって、汚泥中の固形物の溶解がすすみＶＳＳ濃度の低下が促進される。さらに、汚泥のアルカリ処理を水酸化ナトリウム溶液で行なった汚泥、１回目アルカリ廃液を用いて処理したアルカリ再利用汚泥（１回目）、２回目アルカリ廃液を用いて処理したアルカリ再利用汚泥（２回目）のＶＳＳ濃度の低下は、ほとんど同じであった。
【００３２】
また、図２に示すように、各処理における消化ガス発生量（積算値）も、汚泥のアルカリ処理を水酸化ナトリウム溶液で行なった汚泥、１回目アルカリ廃液を用いて処理したアルカリ再利用汚泥（１回目）、２回目アルカリ廃液を用いて処理したアルカリ再利用汚泥（２回目）のガス発生量も、ほとんど同じであった。
【００３３】
また、汚泥のアルカリ処理を水酸化ナトリウム溶液で行なった汚泥、１回目アルカリ廃液を用いて処理したアルカリ再利用汚泥（１回目）、２回目アルカリ廃液を用いて処理したアルカリ再利用汚泥（２回目）の遠心分離後の上澄み液中のリン濃度を図３に示す。図３のように未処理ではほとんどリンは検出されなかったが、各上澄み液中のリン濃度はいずれも５０ｍｇ／Ｌ程度が得られた。上記したように、このようにリンが溶出した上澄み液に炭酸カルシウム溶液を混合して攪拌すると溶液中のリンをリン酸カルシウムとして析出することができ、さらに遠心分離や膜分離などの固液分離を行なうことで固形状のリンとして回収できた。
【００３４】
これらの結果より、オゾン処理後アルカリ処理する本発明の処理方式が、有機汚泥中の有機性固形物の溶解、および消化ガスの発生を促進する効果だけでなく、同時に、有機汚泥中のリンを溶出させる効果を有し、さらに、汚泥をアルカリ処理した後のアルカリ廃液を汚泥のアルカリ処理に再利用できることがわかった。このようにアルカリ廃液を再利用することで、投入する薬品の量を削減でき低コスト型の処理が可能となる。
【００３５】
オゾン処理におけるオゾン注入率は、０．０１〜０．１０ｇ−Ｏ３／ｇ−ＳＳが好ましく、とくに０．０３〜０．０７ｇ−Ｏ３／ｇ−ＳＳ程度が好ましい。オゾン注入率が０．０１ｇ−Ｏ３／ｇ−ＳＳより少ないと、有機汚泥中の有機物を充分に分解できずメタンガスへの変換効率を向上させることができないだけでなく、有機汚泥中のリンを溶出させることもできない。一方、オゾン注入率が０．１０ｇ−Ｏ３／ｇ−ＳＳを超えると、高いメタンガスへの変換効率およびリン溶出量を確保できるものの、大幅な効率向上にはつながらずコスト高となる。
【００３６】
また、アルカリ処理は、ｐＨ９〜１３の範囲で、５〜３０分程度行なうのが好ましい。ｐＨが９よりも低いと、有機性廃液中の有機物を充分に改質できずメタンガスへの変換効率を向上させることができない。また、汚泥中のリンを溶出させることもできない。一方、ｐＨを１３よりも高くした場合、高いメタンガスへの変換効率およびリン溶出量を確保できるものの、大幅な効率向上にはつながらず経済的にコスト高となる。また、処理時間が５分よりも短いと、有機性廃液中の有機物を充分に改質できずメタンガスへの変換効率を向上させることができない。また、汚泥中のリンを溶出させることもできない。処理時間が３０分よりも長い場合、高いメタンガスへの変換効率およびリン溶出量を確保できるものの、大幅な効率向上にはつながらず経済的にコスト高となる。
【００３７】
実験２
下水処理場の余剰汚泥と初沈汚泥を混合した有機汚泥に対して、室温条件において▲１▼オゾン処理を行なった後にアルカリ処理を行なう、▲２▼過酸化水素存在下でオゾン処理を行なう、▲３▼紫外線照射下でオゾン処理を行なう、の３種類の処理を行なった。オゾン処理では全ての処理でオゾン注入率を０．０５ｇ−Ｏ３／ｇ−ＳＳとし、アルカリ処理ではｐＨ１２で１０分の保持を行なった。過酸化水素は添加後の濃度が２０〜１００ｍｇ／Ｌとなるように加え、紫外線照射は、波長２６０ｎｍ、出力１００Ｗの紫外線ランプを３０分間照射した。また、▲１▼〜▲３▼の処理装置を約７０℃に加熱して、高温条件で処理を行なう実験もあわせて行なった。加熱時の各処理条件は室温条件と同様とした。
【００３８】
有効容積３．０Ｌの培養ビンにＶＳＳ濃度約２０，０００ｍｇ／Ｌの嫌気性消化汚泥を１．０Ｌ分投入し、ここに、ｐＨを中性付近に調整しＶＳＳ濃度を約２０，０００ｍｇ／Ｌに調整した前記処理汚泥（室温、および高温下における▲１▼〜▲３▼の処理を行なった汚泥）１．０Ｌを混合した。このようにして調製したＶＳＳ濃度約２０，０００ｍｇ／Ｌの混合汚泥２．０Ｌを、５０℃で嫌気状態に保ち消化処理を行なった。
【００３９】
また、対照実験として、オゾン処理およびアルカリ処理のいずれの処理も行なっていないＶＳＳ濃度約２０，０００ｍｇ／Ｌの嫌気性消化汚泥２．０Ｌについても、同様に５０℃で嫌気状態に保ち消化処理を行なった。
【００４０】
本実験におけるＶＳＳ濃度の経日変化を図４に、消化ガスの発生量（積算値）を図５に示す。図４および図５において、室温でのオゾンおよびアルカリ処理（曲線Ｌ７）、加熱条件でのオゾンおよびアルカリ処理（曲線Ｌ８）、室温、過酸化水素存在下でのオゾン処理（曲線Ｌ９）、加熱条件、過酸化水素存在下でのオゾン処理（曲線Ｌ１０）、室温、紫外線照射下でのオゾン処理（曲線Ｌ１１）、加熱条件、紫外線照射下でのオゾン処理（曲線Ｌ１２）、未処理（曲線Ｌ５）、加熱のみ（曲線Ｌ６）のそれぞれの場合について、ＶＳＳ濃度の経日変化および積算のガス発生量を示している。
【００４１】
図４に示すように、室温条件において、オゾンおよびアルカリ処理、過酸化水素存在下でのオゾン処理、紫外線照射下でのオゾン処理によって、汚泥中の固形物の溶解がすすみＶＳＳ濃度の低下が促進される。さらに、これら処理を高温条件下で行なった場合、室温条件の場合にくらべ、さらに汚泥中の固形物の溶解が促進され、ＶＳＳ濃度の低減効果が著しく大きくなる。
【００４２】
たとえば、１５日間でのＶＳＳ濃度の低下は、加熱処理のみの場合約１，０００ｍｇ／Ｌ、オゾンおよびアルカリ処理の場合約５，５００ｍｇ／Ｌ、過酸化水素存在下でのオゾン処理の場合約５，０００ｍｇ／Ｌ、紫外線照射下でのオゾン処理の場合約４，９００ｍｇ／Ｌであるのに対し、加熱処理を併用し高温で処理するとオゾンおよびアルカリ処理の場合約７，９００ｍｇ／Ｌ、過酸化水素存在下でのオゾン処理の場合約７，５００ｍｇ／Ｌ、紫外線照射下でのオゾン処理の場合約６，８００ｍｇ／Ｌと大幅に大きくなり、加熱処理のみの場合と室温における各処理の場合との単純な和では得られない大きなＶＳＳ濃度の低減が得られた。
【００４３】
また、図５に示すように、高温条件での各処理における消化ガス発生量（積算値）は、加熱処理単独、あるいは室温における各処理の場合のガス発生量よりも大きいのはもちろんのこと、それらの和とくらべても大きくなった。
【００４４】
また、各処理直後の汚泥について遠心分離を行ない、上澄み液中のリン濃度を測定した。結果を図６に示す。未処理ではほとんどリンは検出されず、加熱処理のみでは約２０ｍｇ／Ｌ、室温における各処理では４０〜５０ｍｇ／Ｌ程度であったが、高温下での各処理では６５〜８５ｍｇ／Ｌとなり、加熱処理単独の場合と室温における各処理の場合との単純な和では得られない大きなリン溶出濃度が得られた。このようにリンが溶出した上澄み液に炭酸カルシウム溶液を混合して攪拌すると溶液中のリンをリン酸カルシウムとして析出することができ、さらに遠心分離や膜分離などの固液分離を行なうことで固形状のリンとして回収できた。
【００４５】
これらの結果より、高温条件下でオゾンおよびアルカリ処理、過酸化水素存在下でのオゾン処理、紫外線照射下でのオゾン処理をする本発明の処理方式が、有機汚泥中の有機性固形物の溶解、および消化ガスの発生を促進する効果が大きいだけでなく、同時に、有機汚泥中のリンを溶出させる効果が大きいことがわかった。
【００４６】
オゾン処理におけるオゾン注入率は、０．０１〜０．１０ｇ−Ｏ３／ｇ−ＳＳが好ましく、とくに０．０３〜０．０７ｇ−Ｏ３／ｇ−ＳＳ程度が好ましい。オゾン注入率が０．０１ｇ−Ｏ３／ｇ−ＳＳより少ないと、有機汚泥中の有機物を充分に分解できずメタンガスへの変換効率を向上させることができないだけでなく、有機汚泥中のリンを溶出させることもできない。一方、オゾン注入率が０．１０ｇ−Ｏ３／ｇ−ＳＳを超えると、高いメタンガスへの変換効率およびリン溶出量を確保できるものの、大幅な効率向上にはつながらずコスト高となる。
【００４７】
また、アルカリ処理は、ｐＨ９〜１３の範囲で、５〜３０分程度行なうのが好ましい。ｐＨが９よりも低いと、有機性廃液中の有機物を充分に改質できずメタンガスへの変換効率を向上させることができない。また、汚泥中のリンを溶出させることもできない。一方、ｐＨを１３よりも高くした場合、高いメタンガスへの変換効率およびリン溶出量を確保できるものの、大幅な効率向上にはつながらず経済的にコスト高となる。また、処理時間が５分よりも短いと、有機性廃液中の有機物を充分に改質できずメタンガスへの変換効率を向上させることができない。また、汚泥中のリンを溶出させることもできない。処理時間が３０分よりも長い場合、高いメタンガスへの変換効率およびリン溶出量を確保できるものの、大幅な効率向上にはつながらず経済的にコスト高となる。
【００４８】
また、前述のとおり、過酸化水素は、添加後の濃度が２０〜１００ｍｇ／Ｌとなるように加えるのが好ましい。添加後の濃度が２０ｍｇ／Ｌよりも低いと、有機性廃液中の有機物を充分に改質できずメタンガスへの変換効率を向上させることができない。また、汚泥中のリンを溶出させることもできない。一方、添加後の濃度が１００ｍｇ／Ｌよりも高い場合、高いメタンガスへの変換効率およびリン溶出量を確保できるものの、大幅な効率向上にはつながらず経済的にコスト高となる。
【００４９】
また、紫外線処理においては、波長１８０〜３００ｎｍ、出力５．０〜２００Ｗの紫外線を、５〜３０分程度照射することが好ましい。波長が１８０ｎｍよりも短いと、高いメタンガスへの変換効率およびリン溶出量を確保できるものの、大幅な効率向上にはつながらず経済的にコスト高となる。波長が３００ｎｍよりも長いと、有機性廃液中の有機物を充分に改質できずメタンガスへの変換効率を向上させることができない。また、汚泥中のリンを溶出させることもできない。また、出力が５．０Ｗよりも小さいと、有機性廃液中の有機物を充分に改質できずメタンガスへの変換効率を向上させることができない。また、汚泥中のリンを溶出させることもできない。出力が２００Ｗよりも大きい場合、高いメタンガスへの変換効率およびリン溶出量を確保できるものの、大幅な効率向上にはつながらず経済的にコスト高となる。さらに、照射時間が５分よりも短いと、有機性廃液中の有機物を充分に改質できずメタンガスへの変換効率を向上させることができない。また、汚泥中のリンを溶出させることもできない。照射時間が３０分よりも長い場合、高いメタンガスへの変換効率およびリン溶出量を確保できるものの、大幅な効率向上にはつながらず経済的にコスト高となる。
【００５０】
実験３
下水処理場の余剰汚泥に対して、室温条件において▲１▼オゾン処理を行なった後にアルカリ処理を行なう、▲２▼過酸化水素存在下でオゾン処理を行なう、▲３▼紫外線照射下でオゾン処理を行なう、の３種類の処理を行なった。処理条件は全て実験２と同様とした。また、この処理後の汚泥に、亜セレン酸ナトリウム、塩化ニッケル、モリブデン酸ナトリウム、葉酸、リボフラビンを含む促進剤溶液を添加したものと、添加しないものを調整した。有効容積３．０Ｌの培養ビンにＶＳＳ濃度約２０，０００ｍｇ／Ｌの嫌気性消化汚泥を１．０Ｌ分投入し、ここに、ｐＨを中性付近に調整しＶＳＳ濃度を約２０，０００ｍｇ／Ｌに調整した前記処理汚泥（▲１▼〜▲３▼の処理を行ない促進剤溶液を添加した汚泥および添加しない汚泥）１．０Ｌを混合した。このようにして調製したＶＳＳ濃度約２０，０００ｍｇ／Ｌの混合汚泥２．０Ｌを、５０℃で嫌気状態に保ち消化処理を行なった。
【００５１】
また、対照実験として、いずれの処理も行なっていないＶＳＳ濃度約２０，０００ｍｇ／Ｌの嫌気性消化汚泥２．０Ｌについても、同様に５０℃で嫌気状態に保ち消化処理を行なった。
【００５２】
本実験におけるＶＳＳ濃度の経日変化を図７に、消化ガスの発生量（積算値）を図８にそれぞれ示す。図７および図８において、オゾンおよびアルカリ処理のみの汚泥（曲線Ｌ７）、オゾンおよびアルカリ処理後に促進剤溶液を添加した汚泥（曲線Ｌ１４）、過酸化水素存在下でのオゾン処理のみの汚泥（曲線Ｌ９）、過酸化水素存在下でのオゾン処理後に促進剤を添加した汚泥（曲線Ｌ１５）、紫外線照射下でのオゾン処理のみの汚泥（曲線Ｌ１１）、紫外線照射下でのオゾン処理後に促進剤を添加した汚泥（曲線Ｌ１６）、未処理汚泥（曲線Ｌ５）、促進剤添加のみの汚泥（曲線Ｌ１３）の場合について、ＶＳＳ濃度の経日変化および積算のガス発生量を示している。
【００５３】
図７に示すように、オゾンおよびアルカリ処理、過酸化水素存在下でのオゾン処理、紫外線照射下でのオゾン処理によって、汚泥中の固形物の溶解がすすみＶＳＳ濃度の低下が促進される。さらに、これら処理汚泥に促進剤を添加した場合、非添加の場合にくらべ、さらに汚泥中の固形物の溶解が促進され、ＶＳＳ濃度の低減効果が著しく大きくなる。
【００５４】
たとえば、１５日間でのＶＳＳ濃度の低下は、促進剤添加のみの場合約１，３００ｍｇ／Ｌ、オゾンおよびアルカリ処理の場合約５，５００ｍｇ／Ｌ、過酸化水素存在下でのオゾン処理の場合約５，０００ｍｇ／Ｌ、紫外線照射下でのオゾン処理の場合約４，９００ｍｇ／Ｌであるのに対し、処理後に促進剤を添加するとオゾンおよびアルカリ処理の場合約８，０００ｍｇ／Ｌ、過酸化水素存在下でのオゾン処理の場合約７，３５０ｍｇ／Ｌ、紫外線照射下でのオゾン処理の場合約７，２００ｍｇ／Ｌと大幅に大きくなり、促進剤添加のみの場合と各処理の場合との単純な和では得られない大きなＶＳＳ濃度の低減が得られた。
【００５５】
また、図８に示すように、各処理後に促進剤添加した場合の消化ガス発生量（積算値）は、消化剤添加単独、あるいは室温における各処理の場合のガス発生量よりも大きいのはもちろんのこと、それらの和とくらべても大きくなった。
【００５６】
これらの結果より、オゾンおよびアルカリ処理、過酸化水素存在下でのオゾン処理、紫外線照射下でのオゾン処理を行なった汚泥に、嫌気性消化の活性を促進する物質を混合して、消化処理を行なうことで、有機汚泥中の有機性固形物の溶解、および消化ガスの発生を促進する効果がより大きくなることがわかった。
【００５７】
オゾン処理におけるオゾン注入率は、０．０１〜０．１０ｇ−Ｏ３／ｇ−ＳＳが好ましく、とくに０．０３〜０．０７ｇ−Ｏ３／ｇ−ＳＳ程度が好ましい。オゾン注入率が０．０１ｇ−Ｏ３／ｇ−ＳＳより少ないと、有機汚泥中の有機物を充分に分解できずメタンガスへの変換効率を向上させることができないだけでなく、有機汚泥中のリンを溶出させることもできない。一方、オゾン注入率が０．１０ｇ−Ｏ３／ｇ−ＳＳを超えると、高いメタンガスへの変換効率およびリン溶出量を確保できるものの、大幅な効率向上にはつながらずコスト高となる。
【００５８】
また、アルカリ処理は、ｐＨ９〜１３の範囲で、５〜３０分程度行なうのが好ましい。ｐＨが９よりも低いと、有機性廃液中の有機物を充分に改質できずメタンガスへの変換効率を向上させることができない。また、汚泥中のリンを溶出させることもできない。一方、ｐＨを１３よりも高くした場合、高いメタンガスへの変換効率およびリン溶出量を確保できるものの、大幅な効率向上にはつながらず経済的にコスト高となる。また、処理時間が５分よりも短いと、有機性廃液中の有機物を充分に改質できずメタンガスへの変換効率を向上させることができない。また、汚泥中のリンを溶出させることもできない。処理時間が３０分よりも長い場合、高いメタンガスへの変換効率およびリン溶出量を確保できるものの、大幅な効率向上にはつながらず経済的にコスト高となる。
【００５９】
また、前述のとおり、過酸化水素は、添加後の濃度が２０〜１００ｍｇ／Ｌとなるように加えるのが好ましい。添加後の濃度が２０ｍｇ／Ｌよりも低いと、有機性廃液中の有機物を充分に改質できずメタンガスへの変換効率を向上させることができない。また、汚泥中のリンを溶出させることもできない。一方、添加後の濃度が１００ｍｇ／Ｌよりも高い場合、高いメタンガスへの変換効率およびリン溶出量を確保できるものの、大幅な効率向上にはつながらず経済的にコスト高となる。
【００６０】
また、紫外線処理においては、波長１８０〜３００ｎｍ、出力５．０〜２００Ｗの紫外線を、５〜３０分程度照射することが好ましい。波長が１８０ｎｍよりも短いと、高いメタンガスへの変換効率およびリン溶出量を確保できるものの、大幅な効率向上にはつながらず経済的にコスト高となる。波長が３００ｎｍよりも長いと、有機性廃液中の有機物を充分に改質できずメタンガスへの変換効率を向上させることができない。また、汚泥中のリンを溶出させることもできない。また、出力が５．０Ｗよりも小さいと、有機性廃液中の有機物を充分に改質できずメタンガスへの変換効率を向上させることができない。また、汚泥中のリンを溶出させることもできない。出力が２００Ｗよりも大きい場合、高いメタンガスへの変換効率およびリン溶出量を確保できるものの、大幅な効率向上にはつながらず経済的にコスト高となる。さらに、照射時間が５分よりも短いと、有機性廃液中の有機物を充分に改質できずメタンガスへの変換効率を向上させることができない。また、汚泥中のリンを溶出させることもできない。照射時間が３０分よりも長い場合、高いメタンガスへの変換効率およびリン溶出量を確保できるものの、大幅な効率向上にはつながらず経済的にコスト高となる。
【００６１】
実施の形態１
つぎに、本発明による有機性廃液の処理装置およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【００６２】
図９は、本発明の一実施の形態における有機性廃液の処理装置について、その概略の構成および処理の流れを示した図である。
【００６３】
図９に示すように、嫌気性消化槽１と有機性廃液導入路２のあいだに、オゾン処理槽９、アルカリ処理槽１２および固液分離槽１７が設けられている。オゾン処理槽９、アルカリ処理槽１２の内部は２つに仕切られている。仕切られたオゾン処理槽９の一方は有機性廃液導入路２に、他方は消化汚泥引抜き路３４に接続されており、それぞれのオゾン処理槽９はオゾン処理液排出路１６によって、アルカリ処理槽１２と接続している。アルカリ処理槽１２はアルカリ処理液排出路１８によって固液分離槽１７に、固液分離槽１７は処理廃液導入路１９によって嫌気性消化槽１にそれぞれ接続されている。オゾン処理槽９にはオゾンガス注入路１１を介してオゾン発生器１０が接続されている。また、アルカリ処理槽１２には、アルカリ液導入路１４を介してアルカリ液保持槽１３が接続され、アルカリ液導入路１４にはアルカリ液導入ポンプ１５が設置されている。また、消化汚泥引抜き路３４は嫌気性消化槽１に接続しており、有機性廃液導入路２には有機性廃液導入ポンプ６０が、消化汚泥引抜き路３４には汚泥返送ポンプ６１がそれぞれ設置されている。
【００６４】
また、固液分離槽１７とリン回収槽２４が、リン含有溶液排出路２０によって接続されており、リン回収槽２４はリン回収後溶液排出路２６を介して嫌気性消化槽１に接続されている。リン含有溶液排出路２０には凝集剤導入路２３が接続され、凝集剤導入路２３の他端は凝集剤保持槽２１へと接続されている。凝集剤導入路２３には凝集剤導入ポンプ２２が設置されており、リン回収槽２４にはリン回収路２５が接続されている。
【００６５】
さらに、嫌気性消化槽１は消化汚泥排出路３を介して固液分離槽４に接続され、固液分離槽４には濃縮汚泥排出路５および処理水排出路８が接続されている。濃縮汚泥排出路５は汚泥廃棄路６と汚泥返送路７に分岐し、汚泥返送路７は嫌気性消化槽１に接続されている。また、嫌気性消化槽１には消化ガス排出路２７が接続されている。
【００６６】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【００６７】
有機性廃液導入ポンプ６０を動作させ、下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥を混合した有機汚泥を、有機性廃液として有機性廃液導入路２からオゾン処理槽９に導入し、オゾン発生器１０で発生させたオゾンガスをオゾンガス注入路１１を通してオゾン処理槽９に注入して、有機汚泥のオゾン処理を行なう。
【００６８】
オゾン処理後の有機汚泥をオゾン処理液排出路１６を介してアルカリ処理槽１２に送る。アルカリ液導入液ポンプ１５を動作させ、アルカリ液保持槽１３に保持された水酸化ナトリウム溶液を、アルカリ液導入路１４を通してアルカリ処理槽１２に導入し、有機汚泥のアルカリ処理を行なう。
【００６９】
また、この過程において、消化汚泥引抜きポンプ６１を動作させ、嫌気性消化槽１の消化汚泥を消化汚泥引抜き路３４を通してオゾン処理槽９に導入し、同時にオゾン発生器１０で発生させたオゾンガスをオゾンガス注入路１１を通してオゾン処理槽９に注入し、消化汚泥のオゾン処理を行なう。
【００７０】
オゾン処理後の消化汚泥を、オゾン処理液排出路１６を介してアルカリ処理槽１２に送る。アルカリ液導入ポンプ１５を動作させ、アルカリ液保持槽１３に保持された水酸化ナトリウム溶液をアルカリ液導入路１４を通してアルカリ処理槽１２に導入し、消化汚泥のアルカリ処理を行なう。
【００７１】
このアルカリ処理した有機汚泥および消化汚泥を、アルカリ処理液排出路１８を通して固液分離槽１７へと送り、固液分離槽１７で固形物と溶液に分ける。分離後の固形物を処理廃液導入路１９から嫌気性消化槽１に導入し、微生物によって有機汚泥、消化汚泥を消化する。一方、分離後の溶液を、リン含有溶液排出路２０を通してリン回収槽２４に送る。この際、凝集剤導入ポンプ２２を動作させ、凝集剤保持槽２１に保持した炭酸カルシウム溶液を、凝集剤導入路２３を通してリン含有溶液排出路２０に導入し、リン含有溶液排出路２０を通るリン含有溶液に、炭酸カルシウム溶液を混合し、リン酸カルシウムを析出させる。リン回収槽２４では析出したリン酸カルシウムを分離し、リン回収路２５から引き抜く。
【００７２】
嫌気性消化槽１内の汚泥を消化汚泥排出路３から排出し、固液分離槽４で固形物と溶液に分け、溶液は処理水排出路８から、固形物は濃縮汚泥排出路５からそれぞれ排出する。
【００７３】
濃縮汚泥排出路５中の固形物を汚泥返送路７を介して嫌気性消化槽１に返送するとともに、一部を汚泥廃棄路６から系外に排出する。また、嫌気性消化槽１で発生する消化ガスは、消化ガス排出路２７によって排出する。
【００７４】
このように有機汚泥、および消化汚泥に対し、オゾンとアルカリを組み合わせた処理を行なうことによって、オゾンの強い酸化作用とアルカリの有機物分解作用の相乗効果によって有機汚泥、消化汚泥の固形物中の繊維質や細胞壁などの難溶解性物質を改質し、消化槽内の汚泥によって溶解されやすい易溶解性物質へと変換することができる。このためオゾン処理あるいはアルカリ処理を単独で用いた場合、およびこれらの処理の単純な和とくらべ、汚泥の溶解量およびメタンへの変換量を大幅に増大することができる。また、これに対応して、処分すべき汚泥の発生量も大幅に低減できる。
【００７５】
同時に、オゾンの強い酸化作用とアルカリの有機物分解作用の相乗効果によって細胞壁の分解がより進むため、有機汚泥、消化汚泥中の固形成分中に含有されるリンを固形成分外へと高い効率で溶出させることができる。このためオゾン処理あるいはアルカリ処理を単独で用いた場合、およびこれらの処理の単純な和とくらべ、リンの溶出量を増大することができる。さらに、これを凝集剤を用いて固形状のリンとし、再利用可能なリンとして回収することができる。
【００７６】
また、初沈汚泥と余剰汚泥を混合した有機汚泥には消化汚泥より多くリンが含まれる場合がある。また、消化汚泥には、生物によって溶解し難い難溶解性物質が多く蓄積している。したがって、本実施の形態のように、これらそれぞれにオゾン処理およびアルカリ処理を行うことによって、有機汚泥からのリン回収、および難溶解性物質の溶解を促進することによる有機汚泥からのエネルギー回収を高い効率で達成することができる。さらに、本実施の形態のように、有機汚泥、消化汚泥のそれぞれに対してオゾン処理およびアルカリ処理することで、有機汚泥に対してはリンを溶出させることを優先した処理条件で、消化汚泥に対しては難溶解性物質の溶解を促進させることを優先した処理条件で処理を行うことができ、有機汚泥からのリン回収、エネルギー回収をより高い効率で達成することができる。
【００７７】
なお、本実施の形態では、アルカリ処理後の有機汚泥、消化汚泥の両方を固液分離槽に送ったが、これに限るものではなく、例えば、消化汚泥中のリン含有量が少ない場合にはアルカリ処理後の消化汚泥を固液分離せずに嫌気性消化槽に導入し、アルカリ処理後の有機汚泥のみを固液分離し、リンを回収するようにしてもよい。
【００７８】
なお、本実施の形態では、有機汚泥と消化汚泥のオゾン処理、アルカリ処理を分離して行ったが、有機汚泥の処理と消化汚泥の処理を時間的に分けて同じ処理槽で交互に行ってもよい。さらに、余剰汚泥、消化汚泥の処理条件が同様な場合などでは、本実施の形態のように処理槽に仕切りを設けず、これら汚泥を混合し、混合後の汚泥に対してオゾン処理、アルカリ処理を行うこともできる。
【００７９】
また、本実施の形態では嫌気性消化槽へ導入する有機汚泥の全てをオゾンおよびアルカリ処理したが、導入する有機汚泥の一部にオゾンおよびアルカリ処理を行ない、残りは処理を行なわずに嫌気性消化槽へ導入するようにしてもよい。
【００８０】
実施の形態２
つぎに、本発明による有機性廃液の処理装置およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【００８１】
図１０は、本発明の一実施の形態における有機性廃液の処理装置について、その概略の構成および処理の流れを示した図である。
【００８２】
図１０に示すように、嫌気性消化槽１と有機性廃液導入路２のあいだに、オゾン処理槽９、アルカリ処理槽１２および固液分離槽１７が設けられている。オゾン処理槽９、アルカリ処理槽１２の内部は２つに仕切られており、仕切られたオゾン処理槽９の一方は有機性廃液導入路２に、他方は汚泥返送路７に接続され、それぞれのオゾン処理槽９はオゾン処理液排出路１６によってアルカリ処理槽１２と接続している。アルカリ処理槽１２はアルカリ処理液排出路１８によって固液分離槽１７に、固液分離槽１７は処理廃液導入路１９によって嫌気性消化槽１にそれぞれ接続されている。オゾン処理槽９にはオゾンガス注入路１１を介してオゾン発生器１０が接続されている。また、アルカリ処理槽１２には、アルカリ液導入路１４を介してアルカリ液保持槽１３が接続され、アルカリ液導入路１４にはアルカリ液導入ポンプ１５が設置されている。また、有機性廃液導入路２には有機性廃液導入ポンプ６０が、汚泥返送路７には汚泥返送ポンプ６２がそれぞれ設置されている。
【００８３】
また、固液分離槽１７とリン回収槽２４が、リン含有溶液排出路２０によって接続されており、リン回収槽２４はリン回収後溶液排出路２６を介して嫌気性消化槽１に接続されている。リン含有溶液排出路２０には凝集剤導入路２３が接続され、凝集剤導入路２３の他端は凝集剤保持槽２１へと接続されている。凝集剤導入路２３には凝集剤導入ポンプ２２が設置されており、リン回収槽２４にはリン回収路２５が接続されている。
【００８４】
さらに、嫌気性消化槽１は消化汚泥排出路３を介して固液分離槽４に接続され、固液分離槽４には濃縮汚泥排出路５および処理水排出路８が接続されている。濃縮汚泥排出路５は汚泥廃棄路６と汚泥返送路７に分岐している。また、嫌気性消化槽１には消化ガス排出路２７が接続されている。
【００８５】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【００８６】
有機性廃液導入ポンプ６０を動作させ、下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥を混合した有機汚泥を、有機性廃液として有機性廃液導入路２からオゾン処理槽９に導入し、オゾン発生器１０で発生させたオゾンガスをオゾンガス注入路１１を通してオゾン処理槽９に注入して、有機汚泥のオゾン処理を行なう。
【００８７】
オゾン処理後の有機汚泥をオゾン処理液排出路１６を介してアルカリ処理槽１２に送る。アルカリ液導入液ポンプ１５を動作させ、アルカリ液保持槽１３に保持された水酸化ナトリウム溶液を、アルカリ液導入路１４を通してアルカリ処理槽１２に導入し、有機汚泥のアルカリ処理を行なう。
【００８８】
また、嫌気性消化槽１内の汚泥を消化汚泥排出路３から排出し、固液分離槽４で固形物と溶液に分け、溶液は処理水排出路８から、固形物は濃縮汚泥排出路５からそれぞれ排出する。また、嫌気性消化槽１で発生する消化ガスは、消化ガス排出路２７によって排出する。
【００８９】
この過程において、濃縮汚泥排出路５中の濃縮汚泥の一部を汚泥廃棄路６から系外に排出するとともに、汚泥返送ポンプ６２を動作させ濃縮汚泥排出路５中の濃縮汚泥の一部を汚泥返送路７をオゾン処理槽９に送る。同時にオゾン発生器１０で発生させたオゾンガスをオゾンガス注入路１１を通してオゾン処理槽９に注入し、濃縮汚泥のオゾン処理を行なう。
【００９０】
オゾン処理後の消化汚泥を、オゾン処理液排出路１６を介してアルカリ処理槽１２に送る。アルカリ液導入ポンプ１５を動作させ、アルカリ液保持槽１３に保持された水酸化ナトリウム溶液をアルカリ液導入路１４を通してアルカリ処理槽１２に導入し、濃縮汚泥のアルカリ処理を行なう。
【００９１】
このアルカリ処理した有機汚泥および消化汚泥を、アルカリ処理液排出路１８を通して固液分離槽１７へと送り、固液分離槽１７で固形物と溶液に分ける。分離後の固形物を処理廃液導入路１９から嫌気性消化槽１に導入し、微生物によって有機汚泥、濃縮汚泥を消化する。一方、分離後の溶液を、リン含有溶液排出路２０を通してリン回収槽２４に送る。この際、凝集剤導入ポンプ２２を動作させ、凝集剤保持槽２１に保持した炭酸カルシウム溶液を、凝集剤導入路２３を通してリン含有溶液排出路２０に導入し、リン含有溶液排出路２０を通るリン含有溶液に、炭酸カルシウム溶液を混合し、リン酸カルシウムを析出させる。リン回収槽２４では析出したリン酸カルシウムを分離し、リン回収路２５から引き抜く。また、嫌気性消化槽１で発生する消化ガスは、消化ガス排出路２７によって排出する。
【００９２】
このように有機汚泥、および消化汚泥を濃縮した濃縮汚泥に対し、オゾンとアルカリを組み合わせた処理を行なうことによって、オゾンの強い酸化作用とアルカリの有機物分解作用の相乗効果によって有機汚泥、濃縮汚泥の固形物中の繊維質や細胞壁などの難溶解性物質を改質し、消化槽内の汚泥によって溶解されやすい易溶解性物質へと変換することができる。このためオゾン処理あるいはアルカリ処理を単独で用いた場合、およびこれらの処理の単純な和とくらべ、汚泥の溶解量およびメタンへの変換量を大幅に増大することができる。また、これに対応して、処分すべき汚泥の発生量も大幅に低減できる。
【００９３】
同時に、オゾンの強い酸化作用とアルカリの有機物分解作用の相乗効果によって細胞壁の分解がより進むため、有機汚泥、濃縮汚泥中の固形成分中に含有されるリンを固形成分外へと高い効率で溶出させることができる。このためオゾン処理あるいはアルカリ処理を単独で用いた場合、およびこれらの処理の単純な和とくらべ、リンの溶出量を増大することができる。さらに、これを凝集剤を用いて固形状のリンとし、再利用可能なリンとして回収することができる。
【００９４】
また、初沈汚泥と余剰汚泥を混合した有機汚泥には濃縮汚泥より多くリンが含まれる場合がある。また、濃縮汚泥には、生物によって溶解し難い難溶解性物質が多く蓄積している。したがって、本実施の形態のように、これらそれぞれにオゾン処理およびアルカリ処理を行うことによって、有機汚泥からのリン回収、および難溶解性物質の溶解を促進することによる有機汚泥からのエネルギー回収を高い効率で達成することができる。さらに、本実施の形態のように、有機汚泥、消化汚泥のそれぞれに対してオゾン処理およびアルカリ処理することで、有機汚泥に対してはリンを溶出させることを優先した処理条件で、濃縮汚泥に対しては難溶解性物質の溶解を促進させることを優先した処理条件で処理を行うことができ、有機汚泥からのリン回収、エネルギー回収をより高い効率で達成することができる。
【００９５】
なお、本実施の形態では、アルカリ処理後の有機汚泥、濃縮汚泥の両方を固液分離槽に送ったが、これに限るものではなく、例えば、濃縮汚泥中のリン含有量が少ない場合にはアルカリ処理後の濃縮汚泥を固液分離せずに嫌気性消化槽に導入し、アルカリ処理後の有機汚泥のみを固液分離し、リンを回収するようにしてもよい。
【００９６】
なお、本実施の形態では、有機汚泥と濃縮汚泥のオゾン処理、アルカリ処理を分離して行ったが、有機汚泥の処理と濃縮汚泥の処理を時間的に分けて同じ処理槽で交互に行ってもよい。さらに、余剰汚泥、濃縮汚泥の処理条件が同様な場合などでは、本実施の形態のように処理槽に仕切りを設けず、これら汚泥を混合し、混合後の汚泥に対してオゾン処理、アルカリ処理を行うこともできる。
【００９７】
また、本実施の形態では嫌気性消化槽へ導入する有機汚泥の全てをオゾンおよびアルカリ処理したが、導入する有機汚泥の一部にオゾンおよびアルカリ処理を行ない、残りは処理を行なわずに嫌気性消化槽へ導入するようにしてもよい。
【００９８】
実施の形態３
つぎに、本発明による有機性廃液の処理装置およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【００９９】
図１１は、本発明の一実施の形態における有機性廃液の処理装置について、その概略の構成および処理の流れを示した図である。
【０１００】
図１１に示すように、嫌気性消化槽１と有機性廃液導入路２のあいだに、オゾン処理槽９、アルカリ処理槽１２および固液分離槽１７が設けられている。オゾン処理槽９には、オゾンガス注入路１１を介してオゾン発生器１０が接続されている。またアルカリ処理槽１２には、アルカリ液導入路１４を介してアルカリ液保持槽１３が接続され、アルカリ液導入路１４にはアルカリ液導入ポンプ１５が設置されている。オゾン処理槽９とアルカリ処理槽１２はオゾン処理液排出路１６によって、アルカリ処理槽１２と固液分離槽１７はアルカリ処理液排出路１８によって、固液分離槽１７と嫌気性消化槽１は処理廃液導入路１９によって、それぞれ接続されている。また、有機性廃液導入路２には有機性廃液導入ポンプ６０が設置されている。
【０１０１】
また、固液分離槽１７とリン回収槽２４が、リン含有溶液排出路２０によって接続されており、リン回収槽２４はリン回収後溶液排出路２６を介してアルカリ液回収槽３１に接続されている。リン含有溶液排出路２０には凝集剤導入路２３が接続され、凝集剤導入路２３の他端は凝集剤保持槽２１へと接続されている。凝集剤導入路２３には凝集剤導入ポンプ２２が設置されており、リン回収槽２４にはリン回収路２５が接続されている。また、アルカリ液回収槽３１はアルカリ液循環路３２によってアルカリ液保持槽１３に接続されている。
【０１０２】
さらに、嫌気性消化槽１は消化汚泥排出路３を介して固液分離槽４に接続され、固液分離槽４には濃縮汚泥排出路５および処理水排出路８が接続されている。濃縮汚泥排出路５は汚泥廃棄路６と汚泥返送路７に分岐し、汚泥返送路７は嫌気性消化槽１に接続されている。また、嫌気性消化槽１には消化ガス排出路２７が接続されている。
【０１０３】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【０１０４】
有機性廃液導入ポンプ６０を動作させ、下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥を混合した有機汚泥を、有機性廃液として有機性廃液導入路２からオゾン処理槽９に導入し、オゾン発生器１０で発生させたオゾンガスをオゾンガス注入路１１を通してオゾン処理槽９に注入して、有機汚泥のオゾン処理を行なう。
【０１０５】
オゾン処理後の有機汚泥をオゾン処理液排出路１６を介してアルカリ処理槽１２に送る。アルカリ液導入液ポンプ１５を動作させ、アルカリ液保持槽１３に保持された水酸化ナトリウム溶液を、アルカリ液導入路１４を通してアルカリ処理槽１２に導入し、有機汚泥のアルカリ処理を行なう。
【０１０６】
このアルカリ処理した有機汚泥を、アルカリ処理液排出路１８を通して固液分離槽１７へと送り、固液分離槽１７で固形物と溶液に分ける。分離後の固形物を処理廃液導入路１９から嫌気性消化槽１に導入し、微生物によって有機汚泥を消化する。一方、分離後の溶液を、リン含有溶液排出路２０を通してリン回収槽２４に送る。この際、凝集剤導入ポンプ２２を動作させ、凝集剤保持槽２１に保持した炭酸カルシウム溶液を、凝集剤導入路２３を通してリン含有溶液排出路２０に導入し、リン含有溶液排出路２０を通るリン含有溶液に、炭酸カルシウム溶液を混合し、リン酸カルシウムを析出させる。リン回収槽２４では析出したリン酸カルシウムを分離し、リン回収路２５から引き抜くとともに、リン回収後の溶液をリン回収後溶液排出路２６を通してアルカリ液回収槽３１に導入する。アルカリ液回収槽３１ではリン回収後の溶液を保持し、これをアルカリ液保持槽１３に送る。
【０１０７】
嫌気性消化槽１内の汚泥を消化汚泥排出路３から排出し、固液分離槽４で固形物と溶液に分け、溶液は処理水排出路８から、固形物は濃縮汚泥排出路５からそれぞれ排出する。
【０１０８】
濃縮汚泥排出路５中の固形物を汚泥返送路７を介して嫌気性消化槽１に返送するとともに、一部を汚泥廃棄路６から系外に排出する。また、嫌気性消化槽１で発生する消化ガスは、消化ガス排出路２７によって排出する。
【０１０９】
このように有機汚泥に対し、オゾンとアルカリを組み合わせた処理を行なうことによって、オゾンの強い酸化作用とアルカリの有機物分解作用の相乗効果によって有機汚泥の固形物中の繊維質や細胞壁などの難溶解性物質を改質し、消化槽内の汚泥によって溶解されやすい易溶解性物質へと変換することができる。このためオゾン処理あるいはアルカリ処理を単独で用いた場合、およびこれらの処理の単純な和とくらべ、汚泥の溶解量およびメタンへの変換量を大幅に増大することができる。また、これに対応して、処分すべき汚泥の発生量も大幅に低減できる。
【０１１０】
同時に、オゾンの強い酸化作用とアルカリの有機物分解作用の相乗効果によって細胞壁の分解がより進むため、有機汚泥中の固形成分中に含有されるリンを固形成分外へと高い効率で溶出させることができる。このためオゾン処理あるいはアルカリ処理を単独で用いた場合、およびこれらの処理の単純な和とくらべ、リンの溶出量を増大することができる。さらに、これを凝集剤を用いて固形状のリンとし、再利用可能なリンとして回収することができる。
【０１１１】
また、リン回収後の溶液中にはアルカリ処理の際に添加した水酸化ナトリウムが残存している。この溶液を嫌気性消化槽に導入すると、急激なｐＨの変化や、ナトリウムイオンによる消化槽内の微生物活性の低下を引き起こす可能性があリ、嫌気性消化槽の運転が安定に維持されなくなる恐れがある。また、この溶液の水酸化ナトリウムは処理の過程でほとんど消費されることがないため、再び有機汚泥のアルカリ処理を行なうことが可能である。したがって、本実施の形態のようにリン回収後の溶液をいったんアルカリ回収槽に保持し、これをアルカリ液保持槽に送ることによって、嫌気性消化槽の急激なｐＨの変化、および微生物活性の低下を回避して、嫌気性消化槽を安定に運転できると同時に、アルカリ処理に必要な水酸化ナトリウム溶液を循環して利用することができる。
【０１１２】
したがって、嫌気性消化槽へ導入する有機汚泥をオゾン処理に続いてアルカリ処理した後、固形物と溶液に分離し、分離後の固形物を消化槽に導入するとともに、分離後の溶液からリン回収し、回収後の溶液をアルカリ処理に再利用することによって、より安定かつ効率的なエネルギー、リン同時回収が可能となる。
【０１１３】
なお、本実施の形態では、嫌気性消化槽へ導入する有機汚泥の全てをオゾンおよびアルカリ処理したが、導入する有機汚泥の一部にオゾンおよびアルカリ処理を行ない、残りは処理を行なわずに嫌気性消化槽へ導入するようにしてもよい。
【０１１４】
また、本実施の形態では、アルカリ処理後の溶液の全てをアルカリ回収槽に送りこれをアルカリ処理に再利用したが、リン回収後の溶液の一部を循環再利用し、残りは系外に廃棄してもよい。また、リン回収後の溶液の一部を循環再利用し、残りを嫌気性消化槽に悪影響を及ぼさない範囲内で嫌気性消化槽に導入するようにしてもよい。このリン回収後の溶液を嫌気性消化槽に導入する際には、硫酸などの酸を加えｐＨを中性付近に調整して導入するようにすれば急激なｐＨの変化を避けることができる。
【０１１５】
実施の形態４
本発明のほかの実施の形態における有機性廃液の処理装置およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【０１１６】
図１２は本実施の形態の有機性廃液の処理装置について、その概略の構成および処理の流れを示した図である。図１２に示した本実施の形態の処理装置は、図１１に示した前記実施の形態３の処理装置において、リン回収に関する部分を除いた構成となっている。すなわち、図１１に示した処理装置から、凝集剤保持槽２１、凝集剤導入ポンプ２２、凝集剤導入路２３、リン回収槽２４、リン回収路２５、リン回収後溶液排出路２６が除かれており、リン含有溶液排出路２０はアルカリ液回収槽３１に接続されている。それ以外は図１２に示した実施の形態３の処理装置と同様の構成である。
【０１１７】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【０１１８】
下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥を混合した有機汚泥に実施の形態３と同様のオゾン処理、およびアルカリ処理を行なう。このアルカリ処理した有機汚泥を、アルカリ処理液排出路１８を通して固液分離槽１７へと送り、固液分離槽１７で固形物と溶液に分ける。分離後の固形物を処理廃液導入路１９から嫌気性消化槽１に導入し、微生物によって有機汚泥を消化する。一方、分離後の溶液を、リン含有溶液排出路２０を通してアルカリ液回収槽３１に導入する。アルカリ液回収槽３１ではリン回収後の溶液を保持し、これをアルカリ液保持槽１３に送る。その他は実施の形態３と同様である。
【０１１９】
本実施の形態は、有機汚泥中のリン含有量が少ない場合などに、汚泥からのエネルギー回収を優先して行なう場合の例である。このように有機汚泥に対し、オゾンとアルカリを組み合わせた処理を行なうことにより、オゾンの強い酸化作用とアルカリの有機物分解作用の相乗効果によって有機汚泥の固形物中の繊維質や細胞壁などの難溶解性物質を改質し、消化槽内の汚泥によって溶解されやすい易溶解性物質へと変換することができる。このためオゾン処理あるいはアルカリ処理を単独で行なった場合に比べ、有機汚泥中の固形物の溶解量を増大でき、汚泥のメタンへの変換量を大幅に向上できる。また、これに対応して、処分すべき汚泥の発生量も大幅に低減できる。
【０１２０】
また、分離後の溶液中にはアルカリ処理の際に添加した水酸化ナトリウムが残存している。この溶液を嫌気性消化槽に導入すると、急激なｐＨの変化や、ナトリウムイオンによる消化槽内の微生物活性の低下を引き起こす可能性があリ、嫌気性消化槽の運転が安定に維持されなくなる恐れがある。また、この溶液の水酸化ナトリウムは処理の過程でほとんど消費されることがないため、再び有機汚泥のアルカリ処理を行なうことが可能である。したがって本実施の形態のようにアルカリ処理後の溶液をいったんアルカリ回収槽に保持し、これをアルカリ液保持槽に送ることによって、嫌気性消化槽の急激なｐＨの変化、および微生物活性の低下を回避して、嫌気性消化槽を安定に運転できると同時に、アルカリ処理に必要な水酸化ナトリウム溶液を循環して利用することができる。
【０１２１】
なお、本実施の形態では、嫌気性消化槽へ導入する有機汚泥の全てをオゾンおよびアルカリ処理したが、導入する有機汚泥の一部にオゾンおよびアルカリ処理を行ない、残りは処理を行なわずに嫌気性消化槽へ導入するようにしてもよい。
【０１２２】
実施の形態５
本発明のほかの実施の形態における有機性廃液の処理装置およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【０１２３】
図１３は本実施の形態の有機性廃液の処理装置について、その構成の概略と処理の流れを示した図である。図１３に示すように、嫌気性消化槽１には有機性廃液導入路２が接続されている。嫌気性消化槽１には消化汚泥引抜き路３４が接続され、消化汚泥引抜き路３４のもう一端はオゾン処理槽９に接続されている。さらに、オゾン処理槽９は、オゾン処理液排出路１６を介してアルカリ処理槽１２に、アルカリ処理槽１２は、アルカリ処理液排出路１８を介して固液分離槽１７に、固液分離槽１７は、処理廃液導入路１９を介して嫌気性消化槽１に、それぞれ接続されている。オゾン処理槽９には、オゾンガス注入路１１を介してオゾン発生器１０が接続されている。アルカリ処理槽１２には、アルカリ液導入路１４を介してアルカリ液保持槽１３が接続されており、アルカリ液導入路１４にはアルカリ液導入ポンプ１５が設置されている。また、有機性廃液導入路２には有機性廃液導入ポンプ６０が、消化汚泥引抜き路３４には汚泥返送ポンプ６１が設置されている。
【０１２４】
また、固液分離槽１７とリン回収槽２４が、リン含有溶液排出路２０によって接続されており、リン回収槽２４はリン回収後溶液排出路２６を介してアルカリ液回収槽３１に接続されている。リン含有溶液排出路２０には凝集剤導入路２３が接続され、凝集剤導入路２３の他端は凝集剤保持槽２１へと接続されている。凝集剤導入路２３には凝集剤導入ポンプ２２が設置されており、リン回収槽２４にはリン回収路２５が接続されている。また、アルカリ液回収槽３１はアルカリ液循環路３２によってアルカリ液保持槽１３接続されている。
【０１２５】
また、嫌気性消化槽１には消化汚泥排出路３を介して固液分離槽４が接続され、固液分離槽４には濃縮汚泥排出路５および処理水排出路８が接続されている。濃縮汚泥排出路５は汚泥廃棄路６と汚泥返送路７に分岐し、汚泥返送路７は嫌気性消化槽１に接続されている。さらに、嫌気性消化槽１には消化ガス排出路２７が接続されている。
【０１２６】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【０１２７】
下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥を混合した有機汚泥を、有機性廃液として有機性廃液導入路２から嫌気性消化槽１に導入する。嫌気性消化槽１で微生物によって有機汚泥を消化した後、嫌気性消化槽１内の汚泥を消化汚泥排出路３から排出し、固液分離槽４で固形物と溶液に分け、溶液は処理水排出路８から、固形物は濃縮汚泥排出路５からそれぞれ排出する。
【０１２８】
濃縮汚泥排出路５中の固形物を汚泥返送路７を介して嫌気性消化槽１に返送するとともに、一部を汚泥廃棄路６から系外に排出する。また、嫌気性消化槽１で発生する消化ガスは、消化ガス排出路２７によって排出する。
【０１２９】
この嫌気性消化の過程において、消化汚泥引抜きポンプ６１を動作させ、嫌気性消化槽１の消化汚泥を消化汚泥引抜き路３４を通してオゾン処理槽９に導入し、同時にオゾン発生器１０で発生させたオゾンガスをオゾンガス注入路１１を通してオゾン処理槽９に注入し、消化汚泥のオゾン処理を行なう。
【０１３０】
オゾン処理後の消化汚泥を、オゾン処理液排出路１６を介してアルカリ処理槽１２に送る。アルカリ液導入ポンプ１５を動作させ、アルカリ液保持槽１３に保持された水酸化ナトリウム溶液をアルカリ液導入路１４を通してアルカリ処理槽１２に導入し、消化汚泥のアルカリ処理を行なう。
【０１３１】
このアルカリ処理した消化汚泥を、アルカリ処理液排出路１８を通して固液分離槽１７へと送り、固液分離槽１７で固形物と溶液に分ける。分離後の固形物を処理廃液導入路１９から嫌気性消化槽１に導入し、微生物によって消化汚泥を分解する。一方、分離後の溶液を、リン含有溶液排出路２０を通してリン回収槽２４に送る。この際、凝集剤導入ポンプ２２を動作させ、凝集剤保持槽２１に保持した炭酸カルシウム溶液を、凝集剤導入路２３を通してリン含有溶液排出路２０に導入し、リン含有溶液排出路２０を通るリン含有溶液に、炭酸カルシウム溶液を混合し、リン酸カルシウムを析出させる。リン回収槽２４では析出したリン酸カルシウムを分離し、リン回収路２５から引き抜くとともに、リン回収後の溶液をリン回収後溶液排出路２６を通してアルカリ液回収槽３１に導入する。アルカリ液回収槽３１ではリン回収後の溶液を保持し、これをアルカリ液保持槽１３に送る。
【０１３２】
このように、消化汚泥に対し、オゾンとアルカリを組み合わせた処理を行なうことによって、オゾンの強い酸化作用とアルカリの有機物分解作用の相乗効果によって消化汚泥の固形物中の繊維質や細胞壁などの難溶解性物質を改質し、消化槽内の汚泥によって溶解されやすい易溶解性物質へと変換することができる。このためオゾン処理あるいはアルカリ処理を単独で用いた場合、およびこれらの処理の単純な和とくらべ、汚泥の溶解量およびメタンへの変換量を大幅に増大することができる。また、これに対応して、処分すべき汚泥の発生量も大幅に低減できる。
【０１３３】
同時に、オゾンの強い酸化作用とアルカリの有機物分解作用の相乗効果によって細胞壁の分解がより進むため、消化汚泥中の固形成分中に含有されるリンを固形成分外へと高い効率で溶出させることができる。このためオゾン処理あるいはアルカリ処理を単独で用いた場合、およびこれらの処理の単純な和とくらべ、リンの溶出量を増大することができる。さらに、これを凝集剤を用いて固形状のリンとし、再利用可能なリンとして回収することができる。
【０１３４】
また、リン回収後の溶液中にはアルカリ処理の際に添加した水酸化ナトリウムが残存している。この溶液を嫌気性消化槽に導入すると、急激なｐＨの変化や、ナトリウムイオンによる消化槽内の微生物活性の低下を引き起こす可能性があリ、嫌気性消化槽の運転が安定に維持されなくなる恐れがある。また、この溶液の水酸化ナトリウムは処理の過程でほとんど消費されることがないため、再び消化汚泥のアルカリ処理を行なうことが可能である。したがって本実施の形態のようにリン回収後の溶液をいったんアルカリ回収槽に保持し、これをアルカリ液保持槽に送ることによって、嫌気性消化槽の急激なｐＨの変化、および微生物活性の低下を回避して、嫌気性消化槽を安定に運転できると同時に、アルカリ処理に必要な水酸化ナトリウム溶液を循環して利用することができる。
【０１３５】
したがって、嫌気性消化槽の消化汚泥をオゾン処理に続いてアルカリ処理した後、固形物と溶液に分離し、分離後の固形物を消化槽に導入するとともに、分離後の溶液からリン回収し、回収後の溶液をアルカリ処理に再利用することによって、より安定かつ効率的なエネルギー、リン同時回収が可能となる。
【０１３６】
また、嫌気性消化槽の消化汚泥中には、生物によって溶解し難い難溶解性物質が多く蓄積している。したがって、本実施の形態のように、嫌気性消化槽から消化汚泥の一部を引き抜き、引き抜いた消化汚泥中の固形物質を改質処理して易溶解性物質へ変換することによって、より効果的にエネルギー回収を進めることが可能となる。
【０１３７】
また、本実施の形態では、アルカリ処理後の溶液の全てをアルカリ回収槽に送りこれをアルカリ処理に再利用したが、リン回収後の溶液の一部を循環再利用し、残りは系外に廃棄してもよい。また、リン回収後の溶液の一部を循環再利用し、残りを嫌気性消化槽に悪影響を及ぼさない範囲内で嫌気性消化槽に導入するようにしてもよい。このリン回収後の溶液を嫌気性消化槽に導入する際には、硫酸などの酸を加えｐＨを中性付近に調整して導入するようにすれば急激なｐＨの変化を避けることができる。
【０１３８】
実施の形態６
本発明のほかの実施の形態における有機性廃液の処理装置およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【０１３９】
図１４は本実施の形態の有機性廃液の処理装置について、その概略の構成および処理の流れを示した図である。図１４に示した本実施の形態の処理装置は、図１３に示した前記実施の形態５の処理装置において、リン回収に関する部分を除いた構成となっている。すなわち、図１３に示した処理装置から、凝集剤保持槽２１、凝集剤導入ポンプ２２、凝集剤導入路２３、リン回収槽２４、リン回収路２５、リン回収後溶液排出路２６が除かれており、リン含有溶液排出路２０はアルカリ液回収槽３１に接続されている。それ以外は図１３に示した実施の形態５の処理装置と同様の構成である。
【０１４０】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【０１４１】
消化汚泥引抜きポンプ６１を動作させ、嫌気性消化槽１の消化汚泥を消化汚泥引抜き路３４を通してオゾン処理槽９に導入し実施の形態５と同様のオゾン処理、およびアルカリ処理を行なう。このアルカリ処理した有機汚泥を、アルカリ処理液排出路１８を通して固液分離槽１７へと送り、固液分離槽１７で固形物と溶液に分ける。分離後の固形物を処理廃液導入路１９から嫌気性消化槽１に導入し、微生物によって有機汚泥を消化する。一方、分離後の溶液を、リン含有溶液排出路２０を通してアルカリ液回収槽３１に導入する。アルカリ液回収槽３１ではリン回収後の溶液を保持し、これをアルカリ液保持槽１３に送る。その他は実施の形態５と同様である。
【０１４２】
本実施の形態は、消化汚泥中のリン含有量が少ない場合などに、汚泥からのエネルギー回収を優先して行なう場合の例である。このように消化汚泥に対し、オゾンとアルカリを組み合わせた処理を行なうことにより、オゾンの強い酸化作用とアルカリの有機物分解作用の相乗効果によって消化汚泥の固形物中の繊維質や細胞壁などの難溶解性物質を改質し、消化槽内の汚泥によって溶解されやすい易溶解性物質へと変換することができる。このためオゾン処理あるいはアルカリ処理を単独で行なった場合に比べ、消化汚泥中の固形物の溶解性を増大でき、汚泥のメタンへの変換率を大幅に向上できる。また、これに対応して、処分すべき汚泥の発生量も大幅に低減できる。
【０１４３】
また、分離後の溶液中にはアルカリ処理の際に添加した水酸化ナトリウムが残存している。この溶液を嫌気性消化槽に導入すると、急激なｐＨの変化や、ナトリウムイオンによる消化槽内の微生物活性の低下を引き起こす可能性があリ、嫌気性消化槽の運転が安定に維持されなくなる恐れがある。また、この溶液の水酸化ナトリウムは処理の過程でほとんど消費されることがないため、再び消化汚泥のアルカリ処理を行なうことが可能である。したがって本実施の形態のようにアルカリ処理後の溶液をいったんアルカリ回収槽に保持し、これをアルカリ液保持槽に送ることによって、嫌気性消化槽の急激なｐＨの変化、および微生物活性の低下を回避して、嫌気性消化槽を安定に運転できると同時に、アルカリ処理に必要な水酸化ナトリウム溶液を循環して利用することができる。
【０１４４】
また、嫌気性消化槽の消化汚泥中には、生物によって溶解し難い難溶解性物質が多く蓄積している。したがって、本実施の形態のように、嫌気性消化槽から消化汚泥の一部を引き抜き、引き抜いた消化汚泥中の固形物質を改質処理して易溶解性物質へ変換することによって、より効果的にエネルギー回収を進めることが可能となる。
【０１４５】
実施の形態７
本発明のほかの実施の形態における有機性廃液の処理装置およびそれを用いた有機性廃液の処理について説明する。
【０１４６】
図１５は本実施の形態の有機性廃液の処理装置について、構成の概略と処理の流れを示した図である。図１５に示すように、嫌気性消化槽１には有機性廃液導入路２が接続されている。嫌気性消化槽１は消化汚泥排出路３を介して固液分離槽４に接続され、固液分離槽４には濃縮汚泥排出路５および処理水排出路８が接続されている。濃縮汚泥排出路５は汚泥廃棄路６と汚泥返送路７に分岐し、汚泥返送路７はオゾン処理槽９に接続されている。さらに、オゾン処理槽９は、オゾン処理液排出路１６を介してアルカリ処理槽１２に、アルカリ処理槽１２は、アルカリ処理液排出路１８を介して固液分離槽１７に、固液分離槽１７は、処理廃液導入路１９を介して嫌気性消化槽１に、それぞれ接続されている。オゾン処理槽９には、オゾンガス注入路１１を介してオゾン発生器１０が接続されている。アルカリ処理槽１２には、アルカリ液導入路１４を介してアルカリ液保持槽１３が接続されており、アルカリ液導入路１４にはアルカリ液導入ポンプ１５が設置されている。また、有機性廃液導入路２には有機性廃液導入ポンプ６０が、汚泥返送路７には汚泥返送ポンプ６２が設置されている。
【０１４７】
また、固液分離槽１７とリン回収槽２４が、リン含有溶液排出路２０によって接続されており、リン回収槽２４はリン回収後溶液排出路２６を介してアルカリ液回収槽３１に接続されている。リン含有溶液排出路２０には凝集剤導入路２３が接続され、凝集剤導入路２３の他端は凝集剤保持槽２１へと接続されている。凝集剤導入路２３には凝集剤導入ポンプ２２が設置されており、リン回収槽２４にはリン回収路２５が接続されている。また、アルカリ液回収槽３１はアルカリ液循環路３２によってアルカリ液保持槽１３接続されている。
【０１４８】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【０１４９】
下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥を混合した有機汚泥を、有機性廃液として有機性廃液導入路２から嫌気性消化槽１に導入する。嫌気性消化槽１で微生物によって有機汚泥を消化した後、嫌気性消化槽１内の汚泥を消化汚泥排出路３から排出し、固液分離槽４で固形物と溶液に分け、溶液は処理水排出路８から、固形物は濃縮汚泥排出路５からそれぞれ排出する。また、嫌気性消化槽１で発生する消化ガスは、消化ガス排出路２７によって排出する。
【０１５０】
この嫌気性消化の過程において、濃縮汚泥排出路５中の濃縮汚泥の一部を汚泥廃棄路６から系外に排出するとともに、汚泥返送ポンプ６２を動作させ濃縮汚泥排出路５中の濃縮汚泥の一部を汚泥返送路７を介してオゾン処理槽９に送る。オゾン処理槽９に導入された濃縮汚泥に対し、オゾン発生器１０で発生させたオゾンガスをオゾンガス注入路１１を通して注入し、オゾン処理槽９内で濃縮汚泥のオゾン処理を行なう。
【０１５１】
オゾン処理後の濃縮汚泥を、オゾン処理液排出路１６を介してアルカリ処理槽１２に送る。アルカリ液導入液ポンプ１５を動作させ、アルカリ液保持槽１３に保持された水酸化ナトリウム溶液をアルカリ液導入路１４を通してアルカリ処理槽１２に導入し、濃縮汚泥のアルカリ処理を行なう。
【０１５２】
このアルカリ処理した濃縮汚泥を、アルカリ処理液排出路１８を通して固液分離槽１７へと送り、固液分離槽１７で固形物と溶液に分ける。分離後の固形物を処理廃液導入路１９から嫌気性消化槽１に導入し、微生物によって濃縮汚泥を分解する。一方、分離後の溶液を、リン含有溶液排出路２０を通してリン回収槽２４に送る。この際、凝集剤導入ポンプ２２を動作させ、凝集剤保持槽２１に保持した炭酸カルシウム溶液を、凝集剤導入路２３を通してリン含有溶液排出路２０に導入し、リン含有溶液排出路２０を通るリン含有溶液に、炭酸カルシウム溶液を混合し、リン酸カルシウムを析出させる。リン回収槽２４では析出したリン酸カルシウムを分離し、リン回収路２５から引き抜くとともに、リン回収後の溶液をリン回収後溶液排出路２６を通してアルカリ液回収槽３１に導入する。アルカリ液回収槽３１ではリン回収後の溶液を保持し、これをアルカリ液保持槽１３に送る。
【０１５３】
このように、消化槽の消化汚泥を濃縮した濃縮汚泥に対し、オゾンとアルカリを組み合わせた処理を行なうことによって、オゾンの強い酸化作用とアルカリの有機物分解作用の相乗効果によって濃縮汚泥の固形物中の繊維質や細胞壁などの難溶解性物質を改質し、消化槽内の汚泥によって溶解されやすい易溶解性物質へと変換することができる。このためオゾン処理あるいはアルカリ処理を単独で用いた場合、およびこれらの処理の単純な和とくらべ、汚泥の溶解量およびメタンへの変換量を大幅に増大することができる。また、これに対応して、処分すべき汚泥の発生量も大幅に低減できる。
【０１５４】
同時に、オゾンの強い酸化作用とアルカリの有機物分解作用の相乗効果によって細胞壁の分解がより進むため、濃縮汚泥中の固形成分中に含有されるリンを固形成分外へと高い効率で溶出させることができる。このためオゾン処理あるいはアルカリ処理を単独で用いた場合、およびこれらの処理の単純な和とくらべ、リンの溶出量を増大することができる。さらに、これを凝集剤を用いて固形状のリンとし、再利用可能なリンとして回収することができる。
【０１５５】
また、リン回収後の溶液中にはアルカリ処理の際に添加した水酸化ナトリウムが残存している。この溶液を嫌気性消化槽に導入すると、急激なｐＨの変化や、ナトリウムイオンによる消化槽内の微生物活性の低下を引き起こす可能性があリ、嫌気性消化槽の運転が安定に維持されなくなる恐れがある。また、この溶液の水酸化ナトリウムは処理の過程でほとんど消費されることがないため、再び濃縮汚泥のアルカリ処理を行なうことが可能である。したがって本実施の形態のようにリン回収後の溶液をいったんアルカリ回収槽に保持し、これをアルカリ液保持槽に送ることによって、嫌気性消化槽の急激なｐＨの変化、および微生物活性の低下を回避して、嫌気性消化槽を安定に運転できると同時に、アルカリ処理に必要な水酸化ナトリウム溶液を循環して利用することができる。
【０１５６】
したがって、嫌気性消化槽の消化汚泥を濃縮した濃縮汚泥をオゾン処理に続いてアルカリ処理した後、固形物と溶液に分離し、分離後の固形物を消化槽に導入するとともに、分離後の溶液からリン回収し、回収後の溶液をアルカリ処理に再利用することによって、より安定かつ効率的なエネルギー、リン同時回収が可能となる。
【０１５７】
また、嫌気性消化槽の消化汚泥中には生物によって溶解し難い難溶解性物質が多く蓄積している。したがって、本実施の形態のように、嫌気性消化槽内の汚泥を濃縮し、濃縮した汚泥中の固形物質を改質処理して易溶解性物質へ変換することによって、より効果的にエネルギー回収を進めることが可能となる。
【０１５８】
また、本実施の形態では、アルカリ処理後の溶液の全てをアルカリ回収槽に送りこれをアルカリ処理に再利用したが、リン回収後の溶液の一部を循環再利用し、残りは系外に廃棄してもよい。また、リン回収後の溶液の一部を循環再利用し、残りを嫌気性消化槽に悪影響を及ぼさない範囲内で嫌気性消化槽に導入するようにしてもよい。このリン回収後の溶液を嫌気性消化槽に導入する際には、硫酸などの酸を加えｐＨを中性付近に調整して導入するようにすれば急激なｐＨの変化を避けることができる。
【０１５９】
実施の形態８
本発明のほかの実施の形態における有機性廃液の処理装置およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【０１６０】
図１６は本実施の形態の有機性廃液の処理装置について、その概略の構成および処理の流れを示した図である。図１６に示した本実施の形態の処理装置は、図１５に示した前記実施の形態７の処理装置において、リン回収に関する部分を除いた構成となっている。すなわち、図１５に示した処理装置から、凝集剤保持槽２１、凝集剤導入ポンプ２２、凝集剤導入路２３、リン回収槽２４、リン回収路２５、リン回収後溶液排出路２６が除かれており、リン含有溶液排出路２０はアルカリ液回収槽３１に接続されている。それ以外は図１５に示した実施の形態７の処理装置と同様の構成である。
【０１６１】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【０１６２】
実施の形態７と同様に、嫌気性消化の過程において、濃縮汚泥排出路５中の濃縮汚泥の一部を汚泥廃棄路６から系外に排出するとともに、汚泥返送ポンプ６２を動作させ濃縮汚泥排出路５中の濃縮汚泥の一部を汚泥返送路７を介してオゾン処理槽９に導入し実施の形態７と同様のオゾン処理、およびアルカリ処理を行なう。このアルカリ処理した濃縮汚泥を、アルカリ処理液排出路１８を通して固液分離槽１７へと送り、固液分離槽１７で固形物と溶液に分ける。分離後の固形物を処理廃液導入路１９から嫌気性消化槽１に導入し、微生物によって濃縮汚泥を分解する。一方、分離後の溶液を、リン含有溶液排出路２０を通してアルカリ液回収槽３１に導入する。アルカリ液回収槽３１ではリン回収後の溶液を保持し、これをアルカリ液保持槽１３に送る。その他は実施の形態７と同様である。
【０１６３】
本実施の形態は、濃縮汚泥中のリン含有量が少ない場合などに、汚泥からのエネルギー回収を優先して行なう場合の例である。このように濃縮汚泥に対し、オゾンとアルカリを組み合わせた処理を行なうことにより、オゾンの強い酸化作用とアルカリの有機物分解作用の相乗効果によって濃縮汚泥の固形物中の繊維質や細胞壁などの難溶解性物質を改質し、消化槽内の汚泥によって溶解されやすい易溶解性物質へと変換することができる。このためオゾン処理あるいはアルカリ処理を単独で行なった場合に比べ、濃縮汚泥中の固形物の溶解性を増大でき、汚泥のメタンへの変換率を大幅に向上できる。また、これに対応して、処分すべき汚泥の発生量も大幅に低減できる。
【０１６４】
また、分離後の溶液中にはアルカリ処理の際に添加した水酸化ナトリウムが残存している。この溶液を嫌気性消化槽に導入すると、急激なｐＨの変化や、ナトリウムイオンによる消化槽内の微生物活性の低下を引き起こす可能性があリ、嫌気性消化槽の運転が安定に維持されなくなる恐れがある。また、この溶液の水酸化ナトリウムは処理の過程でほとんど消費されることがないため、再び濃縮汚泥のアルカリ処理を行なうことが可能である。したがって本実施の形態のようにアルカリ処理後の溶液をいったんアルカリ回収槽に保持し、これをアルカリ液保持槽に送ることによって、嫌気性消化槽の急激なｐＨの変化、および微生物活性の低下を回避して、嫌気性消化槽を安定に運転できると同時に、アルカリ処理に必要な水酸化ナトリウム溶液を循環して利用することができる。
【０１６５】
また、嫌気性消化槽の消化汚泥中には、生物によって溶解し難い難溶解性物質が多く蓄積している。したがって、本実施の形態のように、嫌気性消化槽内の汚泥を濃縮し、濃縮した消化汚泥中の固形物質を処理して易溶解性物質へ変換することによって、より効果的にエネルギー回収を進めることが可能となる。
【０１６６】
実施の形態９
本発明のほかの実施の形態における有機性廃液の処理装置、およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【０１６７】
図１７に示す本実施の形態の処理装置は、図１１に示した実施の形態３の処理装置において、消化ガス排出路２７が消化ガスホルダ４５と接続されている。また、消化ガスホルダ４５は消化ガス導入路４６によって脱硫装置４７と、脱硫装置４７は脱硫後ガス導入路４８によってガス発電器４９にそれぞれ接続されている。またガス発電器４９には排ガス排出路５１が接続し、排ガス排出路５１は排ガス供給路５２、５３に分岐している。排ガス供給路５２はオゾン反応槽９に設置したオゾン反応槽加熱装置４２に、排ガス供給路５３はアルカリ反応槽１２に設置したオゾン反応槽加熱装置４３に、それぞれ接続されている。本実施の形態の処理装置は、消化ガスホルダ４５、消化ガス導入路４６、脱硫装置４７、脱硫後ガス導入路４８、ガス発電器４９、排ガス排出路５１、排ガス供給路５２、５３、オゾン反応槽加熱装置４２、オゾン反応槽加熱装置４３を備える点を除き、図１１に示した実施の形態３の処理装置と同様の構成である。
【０１６８】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【０１６９】
実施の形態３と同様の有機汚泥のオゾン処理、アルカリ処理、嫌気性消化、およびリン回収を行なう過程で、嫌気性消化槽１で発生する消化ガスを消化ガス排出路２７を通して消化ガスホルダ４５へ導入して保持する。続いて消化ガスホルダ４５に保持した消化ガスを消化ガス導入路４６を通して脱硫装置４７に導入し、消化ガス中の硫黄など、後段のガス発電器において阻害になる物質を除去する。阻害物質を除去された消化ガスを脱硫後ガス導入路４８を通してガス発電器４９に供給し、ガス発電器で消化ガス中のメタンを原料として発電する。この発電過程で生じる２００〜５００℃の高温の排ガスを排ガス排出路５１、および排ガス供給路５２、５３を通してオゾン反応槽加熱装置４２、オゾン反応槽加熱装置４３に、それぞれ供給する。オゾン反応槽加熱装置４２、オゾン反応槽加熱装置４３では供給された高温の排ガスを用いてオゾン反応槽９、アルカリ反応槽１２を３０〜９０℃の範囲で加熱する。すなわち、有機汚泥のオゾン処理、アルカリ処理を高温下で行なう。その他は実施の形態３と同様である。
【０１７０】
このように、有機汚泥のオゾン処理およびアルカリ処理を高温下で行なうことにより、オゾン、アルカリ処理の有する２つの効果、すなわち、有機汚泥の固形物中の繊維質や細胞壁などの難溶解性物質を改質し消化槽内の汚泥によって溶解されやすい易溶解性物質へと変換する効果、および細胞壁の分解を進め有機汚泥の固形物中に含有されるリンを固形物外へと高い効率で溶出させる効果をさらに増大させることができる。よって、オゾン処理に引き続きアルカリ処理を行なう処理と加熱処理の相乗効果によって、オゾン処理とアルカリ処理のみを行なう場合、加熱処理のみを行なう場合、およびこれらの単純な和とくらべ、汚泥の溶解量とメタンへの変換量、および汚泥からのリン溶出量を大幅に増大することができる。さらに、本実施の形態のようにガス発電器からの排ガスを用いて加熱するため、加熱にはエネルギーが不要となる。
【０１７１】
したがって、有機汚泥のオゾン処理、アルカリ処理をガス発電器からの高温の排ガスを用いて加熱しながら行なうことによって、より効率的で低コスト、省エネ型のエネルギー、リン同時回収が可能となる。
【０１７２】
また、本実施の形態ではオゾン、アルカリ処理を行なった有機汚泥を固液分離し、分離した溶液からリンを回収する場合を示したが、図１２に示した実施の形態４のように、リン回収を行なわず、エネルギー回収を優先して行なう場合においても、同様の加熱を行なうことでエネルギー回収に対する高い効果が得られる。
【０１７３】
さらに、本実施の形態では、全てのリン回収後の溶液をリン回収後溶液排出路２６を通してアルカリ液回収槽３１に導入したが、本発明はこれに限るものではなく、一部、あるいは全てを嫌気性消化槽１に導入するようにしてもよい。
【０１７４】
実施の形態１０
本発明のほかの実施の形態における有機性廃液の処理装置、およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【０１７５】
図１８に示す本実施の形態の処理装置は、図１３に示した実施の形態５の処理装置において、消化ガス排出路２７が消化ガスホルダ４５と接続されている。また、消化ガスホルダ４５は消化ガス導入路４６によって脱硫装置４７と、脱硫装置４７は脱硫後ガス導入路４８によってガス発電器４９にそれぞれ接続されている。またガス発電器４９には排ガス排出路５１が接続し、排ガス排出路５１は排ガス供給路５２、５３に分岐している。排ガス供給路５２はオゾン反応槽９に設置したオゾン反応槽加熱装置４２に、排ガス供給路５３はアルカリ反応槽１２に設置したオゾン反応槽加熱装置４３に、それぞれ接続されている。本実施の形態の処理装置は、消化ガスホルダ４５、消化ガス導入路４６、脱硫装置４７、脱硫後ガス導入路４８、ガス発電器４９、排ガス排出路５１、排ガス供給路５２、５３、オゾン反応槽加熱装置４２、オゾン反応槽加熱装置４３を備える点を除き、図１３に示した実施の形態５の処理装置と同様の構成である。
【０１７６】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【０１７７】
実施の形態５と同様の嫌気性消化槽１の消化汚泥のオゾン処理、アルカリ処理、嫌気性消化、およびリン回収を行なう過程で、嫌気性消化槽１で発生する消化ガスを消化ガス排出路２７を通して消化ガスホルダ４５へ導入して保持する。続いて消化ガスホルダ４５に保持した消化ガスを消化ガス導入路４６を通して脱硫装置４７に導入し、消化ガス中の硫黄など、後段のガス発電器において阻害になる物質を除去する。阻害物質を除去された消化ガスを脱硫後ガス導入路４８を通してガス発電器４９に供給し、ガス発電器で消化ガス中のメタンを原料として発電する。この発電過程で生じる２００〜５００℃の高温の排ガスを排ガス排出路５１、および排ガス供給路５２、５３を通してオゾン反応槽加熱装置４２、オゾン反応槽加熱装置４３に、それぞれ供給する。オゾン反応槽加熱装置４２、オゾン反応槽加熱装置４３では供給された高温の排ガスを用いてオゾン反応槽９、アルカリ反応槽１２を３０〜９０℃の範囲で加熱する。すなわち、消化汚泥のオゾン処理、アルカリ処理を高温下で行なう。その他は実施の形態５と同様である。
【０１７８】
このように、消化汚泥のオゾン処理およびアルカリ処理を高温下で行なうことにより、オゾン、アルカリ処理の有する２つの効果、すなわち、消化汚泥の固形物中の繊維質や細胞壁などの難溶解性物質を改質し消化槽内の汚泥によって溶解されやすい易溶解性物質へと変換する効果、および細胞壁の分解を進め消化汚泥の固形物中に含有されるリンを固形物外へと高い効率で溶出させる効果をさらに増大させることができる。よって、オゾン処理に引き続きアルカリ処理を行なう処理と加熱処理の相乗効果によって、オゾン処理とアルカリ処理のみを行なう場合、加熱処理のみを行なう場合、およびこれらの単純な和とくらべ、汚泥の溶解量とメタンへの変換量、および汚泥からのリン溶出量を大幅に増大することができる。さらに、本実施の形態のようにガス発電器からの排ガスを用いて加熱するため、加熱にはエネルギーが不要となる。
【０１７９】
したがって、消化汚泥のオゾン処理、アルカリ処理をガス発電器からの高温の排ガスを用いて加熱しながら行なうことによって、より効率的で低コスト、省エネ型のエネルギー、リン同時回収が可能となる。
【０１８０】
また、本実施の形態ではオゾン、アルカリ処理を行なった消化汚泥を固液分離し、分離した溶液からリンを回収する場合を示したが、図１４に示した実施の形態６のように、リン回収を行なわず、エネルギー回収を優先して行なう場合においても、同様の加熱を行なうことでエネルギー回収に対する高い効果が得られる。
【０１８１】
さらに、本実施の形態では、全てのリン回収後の溶液をリン回収後溶液排出路２６を通してアルカリ液回収槽３１に導入したが、本発明はこれに限るものではなく、一部、あるいは全てを嫌気性消化槽１に導入するようにしてもよい。
【０１８２】
実施の形態１１
本発明のほかの実施の形態における有機性廃液の処理装置、およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【０１８３】
図１９に示す本実施の形態の処理装置は、図１５に示した実施の形態７の処理装置において、消化ガス排出路２７が消化ガスホルダ４５と接続されている。また、消化ガスホルダ４５は消化ガス導入路４６によって脱硫装置４７と、脱硫装置４７は脱硫後ガス導入路４８によってガス発電器４９にそれぞれ接続されている。またガス発電器４９には排ガス排出路５１が接続し、排ガス排出路５１は排ガス供給路５２、５３に分岐している。排ガス供給路５２はオゾン反応槽９に設置したオゾン反応槽加熱装置４２に、排ガス供給路５３はアルカリ反応槽１２に設置したオゾン反応槽加熱装置４３に、それぞれ接続されている。本実施の形態の処理装置は、消化ガスホルダ４５、消化ガス導入路４６、脱硫装置４７、脱硫後ガス導入路４８、ガス発電器４９、排ガス排出路５１、排ガス供給路５２、５３、オゾン反応槽加熱装置４２、オゾン反応槽加熱装置４３を備える点を除き、図１５に示した実施の形態７の処理装置と同様の構成である。
【０１８４】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【０１８５】
実施の形態７と同様の嫌気性消化槽１の消化汚泥を濃縮した濃縮汚泥のオゾン処理、アルカリ処理、嫌気性消化、およびリン回収を行なう過程で、嫌気性消化槽１で発生する消化ガスを消化ガス排出路２７を通して消化ガスホルダ４５へ導入して保持する。続いて消化ガスホルダ４５に保持した消化ガスを消化ガス導入路４６を通して脱硫装置４７に導入し、消化ガス中の硫黄など、後段のガス発電器において阻害になる物質を除去する。阻害物質を除去された消化ガスを脱硫後ガス導入路４８を通してガス発電器４９に供給し、ガス発電器で消化ガス中のメタンを原料として発電する。この発電過程で生じる２００〜５００℃の高温の排ガスを排ガス排出路５１、および排ガス供給路５２、５３を通してオゾン反応槽加熱装置４２、オゾン反応槽加熱装置４３に、それぞれ供給する。オゾン反応槽加熱装置４２、オゾン反応槽加熱装置４３では供給された高温の排ガスを用いてオゾン反応槽９、アルカリ反応槽１２を３０〜９０℃の範囲で加熱する。すなわち、濃縮汚泥のオゾン処理、アルカリ処理を高温下で行なう。その他は実施の形態７と同様である。
【０１８６】
このように、消化汚泥を濃縮した濃縮汚泥のオゾン処理およびアルカリ処理を高温下で行なうことにより、オゾン、アルカリ処理の有する２つの効果、すなわち、濃縮汚泥の固形物中の繊維質や細胞壁などの難溶解性物質を改質し消化槽内の汚泥によって溶解されやすい易溶解性物質へと変換する効果、および細胞壁の分解を進め濃縮汚泥の固形物中に含有されるリンを固形物外へと高い効率で溶出させる効果をさらに増大させることができる。よって、オゾン処理に引き続きアルカリ処理を行なう処理と加熱処理の相乗効果によって、オゾン処理とアルカリ処理のみを行なう場合、加熱処理のみを行なう場合、およびこれらの単純な和とくらべ、汚泥の溶解量とメタンへの変換量、および汚泥からのリン溶出量を大幅に増大することができる。さらに、本実施の形態のようにガス発電器からの排ガスを用いて加熱するため、加熱にはエネルギーが不要となる。
【０１８７】
したがって、濃縮汚泥のオゾン処理、アルカリ処理をガス発電器からの高温の排ガスを用いて加熱しながら行なうことによって、より効率的で低コスト、省エネ型のエネルギー、リン同時回収が可能となる。
【０１８８】
また、本実施の形態ではオゾン、アルカリ処理を行なった濃縮汚泥を固液分離し、分離した溶液からリンを回収する場合を示したが、図１６に示した実施の形態８のように、リン回収を行なわず、エネルギー回収を優先して行なう場合においても、同様の加熱を行なうことでエネルギー回収に対する高い効果が得られる。
【０１８９】
さらに、本実施の形態では、全てのリン回収後の溶液をリン回収後溶液排出路２６を通してアルカリ液回収槽３１に導入したが、本発明はこれに限るものではなく、一部、あるいは全てを嫌気性消化槽１に導入するようにしてもよい。
【０１９０】
実施の形態１２
本発明のほかの実施の形態における有機性廃液の処理装置、およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【０１９１】
図２０に示す本実施の形態の処理装置は、図１１に示した実施の形態３の処理装置において、処理廃液導入路１９に微生物活性増大物質（以下、増大物質という）を混合するための増大物質混合槽３５が接続され、この増大物質混合槽３５は増大物質混合汚泥導入路３９によって嫌気性消化槽１に接続されている。また、増大物質混合槽３５には、増大物質導入路３７を介して増大物質保持槽３８が接続されており、増大物質導入路３７には増大物質導入ポンプ３６が設置されている。本実施の形態の処理装置は、増大物質混合槽３５、増大物質導入ポンプ３６、増大物質導入路３７、増大物質保持槽３８、増大物質混合汚泥導入路３９を備える点を除き、図１２に示した実施の形態３の処理装置と同様の構成である。
【０１９２】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【０１９３】
実施の形態３と同様、有機性廃液導入ポンプ６０を動作させ、下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥を混合した有機汚泥を有機性廃液導入路２からオゾン処理槽９に導入し、有機汚泥のオゾン処理を行なう。続いてアルカリ処理槽１２に導入してアルカリ処理を行ない固液分離槽１７で固形物と溶液に分ける。分離後の固形物を処理廃液導入路１９を介して増大物質混合槽３５に送り、増大物質導入ポンプ３６を動作させ、増大物質保持槽３８に保持された、亜セレン酸ナトリウム、塩化ニッケル、モリブデン酸ナトリウム、葉酸、リボフラビンを含む増大物質溶液を増大物質導入路３７を通して増大物質混合槽３５に導入し、固形物と混合する。混合後の固形物を増大物質混合汚泥導入路３９を介して嫌気性消化槽１に導入する。その他は実施の形態３と同様である。
【０１９４】
このように、オゾンおよびアルカリ処理した有機汚泥の固形物に、嫌気性消化槽内の微生物の消化活性を増加する亜セレン酸ナトリウム、塩化ニッケル、モリブデン酸ナトリウム、葉酸、リボフラビンを混合して嫌気性消化槽に導入することによって、有機汚泥を消化槽内の微生物によって溶解されやすい物質へと変換できるだけでなく、処理後の汚泥を消化する嫌気性消化槽内の微生物活性を高めることができる。さらに、この両者の相乗効果によって、オゾン、アルカリ処理のみを行なう場合、増大物質添加のみを行なう場合、およびこれらの単純な和とくらべ、汚泥の溶解量およびメタンへの変換量を大幅に増大することができる。また、これに対応して、処分すべき汚泥の発生量も大幅に低減できる。
【０１９５】
したがって、嫌気性消化槽に導入する有機汚泥をオゾン処理した後にアルカリ処理し、嫌気性消化槽内の微生物活性増大物質と混合して嫌気性消化に導入することによって、効率的なエネルギー、リン同時回収が可能となり、特にエネルギー回収に対して高い効果が得られる。
【０１９６】
また、本実施の形態ではオゾン、アルカリ処理を行なった有機汚泥を固液分離し、分離した溶液からリンを回収する場合を示したが、図１２に示した実施の形態４のように、リン回収を行なわず、エネルギー回収を優先して行なう場合においても、同様の増大物質の混合を行なうことでエネルギー回収に対する高い効果が得られる。
【０１９７】
実施の形態１３
本発明のほかの実施の形態における有機性廃液の処理装置、およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【０１９８】
図２１に示す本実施の形態の処理装置は、図１３に示した実施の形態５の処理装置において、処理廃液導入路１９に増大物質混合槽３５が接続され、この増大物質混合槽３５は増大物質混合汚泥導入路３９によって嫌気性消化槽１に接続されている。また、増大物質混合槽３５には、増大物質導入路３７を介して増大物質保持槽３８が接続されており、増大物質導入路３７には増大物質導入ポンプ３６が設置されている。本実施の形態の処理装置は、増大物質混合槽３５、増大物質導入ポンプ３６、増大物質導入路３７、増大物質保持槽３８、増大物質混合汚泥導入路３９を備える点を除き、図１３に示した実施の形態５の処理装置と同様の構成である。
【０１９９】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【０２００】
実施の形態５と同様、下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥を混合した有機汚泥を嫌気性消化槽１に導入し嫌気性消化槽１で微生物によって有機汚泥を消化する。この嫌気性消化の過程において、消化汚泥引抜きポンプ６１を動作させ、嫌気性消化槽１の消化汚泥を消化汚泥引抜き路３４を通してオゾン処理槽９に導入し、有機汚泥のオゾン処理を行なう。続いてアルカリ処理槽１２に導入してアルカリ処理を行ない固液分離槽１７で固形物と溶液に分ける。分離後の固形物を処理廃液導入路１９を介して増大物質混合槽３５に送り、増大物質導入ポンプ３６を動作させ、増大物質保持槽３８に保持された、亜セレン酸ナトリウム、塩化ニッケル、モリブデン酸ナトリウム、葉酸、リボフラビンを含む増大物質溶液を増大物質導入路３７を通して増大物質混合槽３５に導入し、固形物と混合する。混合後の固形物を増大物質混合汚泥導入路３９を介して嫌気性消化槽１に導入する。その他は実施の形態５と同様である。
【０２０１】
このように、オゾンおよびアルカリ処理した消化汚泥の固形物に、嫌気性消化槽内の微生物の消化活性を増加する亜セレン酸ナトリウム、塩化ニッケル、モリブデン酸ナトリウム、葉酸、リボフラビンを混合して嫌気性消化槽に導入することによって、消化汚泥を消化槽内の微生物によって溶解されやすい物質へと変換できるだけでなく、処理後の汚泥を消化する嫌気性消化槽内の微生物活性を高めることができる。さらに、この両者の相乗効果によって、オゾン、アルカリ処理のみを行なう場合、増大物質添加のみを行なう場合、およびこれらの単純な和とくらべ、汚泥の溶解量およびメタンへの変換量を大幅に増大することができる。また、これに対応して、処分すべき汚泥の発生量も大幅に低減できる。
【０２０２】
したがって、嫌気性消化槽の消化汚泥をオゾン処理した後にアルカリ処理し、嫌気性消化槽内の微生物活性増大物質と混合して嫌気性消化に導入することによって、効率的なエネルギー、リン同時が可能となり、特にエネルギー回収に対して高い効果が得られる。
【０２０３】
また、本実施の形態ではオゾン、アルカリ処理を行なった消化汚泥を固液分離し、分離した溶液からリンを回収する場合を示したが、図１４に示した実施の形態６のように、リン回収を行なわず、エネルギー回収を優先して行なう場合においても、同様の増大物質の混合を行なうことでエネルギー回収に対する高い効果が得られる。
【０２０４】
実施の形態１４
本発明のほかの実施の形態における有機性廃液の処理装置、およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【０２０５】
図２２に示す本実施の形態の処理装置は、図１５に示した実施の形態７の処理装置において、処理廃液導入路１９に増大物質混合槽３５が接続され、この増大物質混合槽３５は増大物質混合汚泥導入路３９によって嫌気性消化槽１に接続されている。また、増大物質混合槽３５には、増大物質導入路３７を介して増大物質保持槽３８が接続されており、増大物質導入路３７には増大物質導入ポンプ３６が設置されている。本実施の形態の処理装置は、増大物質混合槽３５、増大物質導入ポンプ３６、増大物質導入路３７、増大物質保持槽３８、増大物質混合汚泥導入路３９を備える点を除き、図１５に示した実施の形態７の処理装置と同様の構成である。
【０２０６】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【０２０７】
実施の形態７と同様、下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥を混合した有機汚泥を嫌気性消化槽１に導入し嫌気性消化槽１で微生物によって有機汚泥を消化する。この嫌気性消化の過程において、濃縮汚泥排出路５中の濃縮汚泥の一部を汚泥廃棄路６から系外に排出するとともに、汚泥返送ポンプ６２を動作させ濃縮汚泥排出路５中の濃縮汚泥の一部を汚泥返送路７を通してオゾン処理槽９に導入し、濃縮汚泥のオゾン処理を行なう。続いてアルカリ処理槽１２に導入してアルカリ処理を行ない固液分離槽１７で固形物と溶液に分ける。分離後の固形物を処理廃液導入路１９を介して増大物質混合槽３５に送り、増大物質導入ポンプ３６を動作させ、増大物質保持槽３８に保持された、亜セレン酸ナトリウム、塩化ニッケル、モリブデン酸ナトリウム、葉酸、リボフラビンを含む増大物質溶液を増大物質導入路３７を通して増大物質混合槽３５に導入し、固形物と混合する。混合後の固形物を増大物質混合汚泥導入路３９を介して嫌気性消化槽１に導入する。その他は実施の形態５と同様である。
【０２０８】
このように、オゾンおよびアルカリ処理した消化槽の濃縮汚泥の固形物に、嫌気性消化槽内の微生物の消化活性を増加する亜セレン酸ナトリウム、塩化ニッケル、モリブデン酸ナトリウム、葉酸、リボフラビンを混合して嫌気性消化槽に導入することによって、濃縮汚泥を消化槽内の微生物によって溶解されやすい物質へと変換できるだけでなく、処理後の汚泥を消化する嫌気性消化槽内の微生物活性を高めることができる。さらに、この両者の相乗効果によって、オゾン、アルカリ処理のみを行なう場合、増大物質添加のみを行なう場合、およびこれらの単純な和とくらべ、汚泥の溶解量およびメタンへの変換量を大幅に増大することができる。また、これに対応して、処分すべき汚泥の発生量も大幅に低減できる。
【０２０９】
したがって、嫌気性消化槽の消化汚泥を濃縮した濃縮汚泥をオゾン処理した後にアルカリ処理し、嫌気性消化槽内の微生物活性増大物質と混合して嫌気性消化に導入することによって、効率的なエネルギー、リン同時回収が可能となり、特にエネルギー回収に対して高い効果が得られる。
【０２１０】
また、本実施の形態ではオゾン、アルカリ処理を行なった濃縮汚泥を固液分離し、分離した溶液からリンを回収する場合を示したが、図１６に示した実施の形態８のように、リン回収を行なわず、エネルギー回収を優先して行なう場合においても、同様の増大物質の混合を行なうことでエネルギー回収に対する高い効果が得られる。
【０２１１】
実施の形態１５
つぎに、本発明による有機性廃液の処理装置およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【０２１２】
図２３は、本発明の一実施の形態における有機性廃液の処理装置について、その概略の構成および処理の流れを示した図である。
【０２１３】
図２３に示すように、嫌気性消化槽１と有機性廃液導入路２のあいだに、オゾン処理槽９および固液分離槽１７が設けられている。オゾン処理槽９には、オゾンガス注入路１１を介してオゾン発生器１０が接続されている。また、オゾン処理槽９には、過酸化水素液導入路５６を介して過酸化水素保持槽５４が接続され、過酸化水素液導入路５６には過酸化水素導入ポンプ５５が設置されている。オゾン処理槽９と固液分離槽１７はオゾン処理液排出路５７によって、固液分離槽１７と嫌気性消化槽１は処理廃液導入路１９によって、それぞれ接続されている。また、有機性廃液導入路２には有機性廃液導入ポンプ６０が設置されている。
【０２１４】
また、固液分離槽１７とリン回収槽２４が、リン含有溶液排出路２０によって接続されており、リン回収槽２４はリン回収後溶液排出路２６を介して嫌気性消化槽１に接続されている。リン含有溶液排出路２０には凝集剤導入路２３が接続され、凝集剤導入路２３の他端は凝集剤保持槽２１へと接続されている。凝集剤導入路２３には凝集剤導入ポンプ２２が設置されており、リン回収槽２４にはリン回収路２５が接続されている。
【０２１５】
さらに、嫌気性消化槽１は消化汚泥排出路３を介して固液分離槽４に接続され、固液分離槽４には濃縮汚泥排出路５および処理水排出路８が接続されている。濃縮汚泥排出路５は汚泥廃棄路６と汚泥返送路７に分岐し、汚泥返送路７は嫌気性消化槽１に接続されている。また、嫌気性消化槽１には消化ガス排出路２７が接続されている。
【０２１６】
また、消化ガス排出路２７が消化ガスホルダ４５と接続されている。また、消化ガスホルダ４５は消化ガス導入路４６によって脱硫装置４７と、脱硫装置４７は脱硫後ガス導入路４８によってガス発電器４９にそれぞれ接続されている。またガス発電器４９には排ガス排出路５１が接続し、排ガス排出路５１はオゾン反応槽９に設置したオゾン反応槽加熱装置４２に接続されている。
【０２１７】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【０２１８】
有機性廃液導入ポンプ６０を動作させ、下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥を混合した有機汚泥を、有機性廃液として有機性廃液導入路２からオゾン処理槽９に導入し、オゾン発生器１０で発生させたオゾンガスをオゾンガス注入路１１を通してオゾン処理槽９に注入して、有機汚泥のオゾン処理を行なう。
【０２１９】
このとき、同時に過酸化水素導入ポンプ５５を動作させ過酸化水素保持槽５４に保持された過酸化水素を、過酸化水素液導入路５６を通してオゾン処理槽９に導入し、過酸化水素存在下で有機汚泥のオゾン処理を行なう。
【０２２０】
この過酸化水素存在下でオゾン処理した有機汚泥を、オゾン処理液排出路５７を通して固液分離槽１７に送り、固形物と溶液に分ける。分離後の固形物を処理廃液導入路１９から嫌気性消化槽１に導入し、微生物によって有機汚泥を消化する。一方、分離後の溶液を、リン含有処理水排出路２０を通してリン回収槽２４に送る。この際、凝集剤導入ポンプ２２を動作させ、凝集剤保持槽２１に保持した炭酸カルシウム溶液を凝集剤導入路２３を通してリン含有処理水排出路２０に供給し、リン含有処理水排出路２０を通るリン含有処理水に混合させる。リン回収槽２４では、析出したリン酸カルシウムを分離しリン回収路２５から引き抜くとともに、リン回収後の溶液をリン回収後溶液排出路２６を通して嫌気性消化槽１に導入する。
【０２２１】
嫌気性消化槽１内の汚泥を消化汚泥排出路３から排出し、固液分離槽４で固形物と溶液に分け、溶液は処理水排出路８から、固形物は濃縮汚泥排出路５からそれぞれ排出する。
【０２２２】
濃縮汚泥排出路５中の固形物を汚泥返送路７を介して嫌気性消化槽１に返送するとともに、一部を汚泥廃棄路６から系外に排出する。また、嫌気性消化槽１で発生する消化ガスは、消化ガス排出路２７によって排出する。
【０２２３】
また、嫌気性消化槽１で発生する消化ガスを消化ガス排出路２７を通して消化ガスホルダ４５へ導入して保持する。続いて消化ガスホルダ４５に保持した消化ガスを消化ガス導入路４６を通して脱硫装置４７に導入し、消化ガス中の硫黄など、後段のガス発電器において阻害になる物質を除去する。阻害物質を除去された消化ガスを脱硫後ガス導入路４８を通してガス発電器４９に供給し、ガス発電器で消化ガス中のメタンを原料として発電する。この発電過程で生じる２００〜５００℃の高温の排ガスを排ガス排出路５１を通してオゾン反応槽加熱装置４２に供給する。オゾン反応槽加熱装置４２では供給された高温の排ガスを用いてオゾン反応槽９を３０〜９０℃の範囲で加熱する。すなわち、有機汚泥の過酸化水素存在下でのオゾン処理を高温下で行なう。
【０２２４】
このように、有機汚泥に対し過酸化水素存在下でオゾン処理を行なうことによって、オゾンよりもさらに強い酸化・分解作用を有するＯＨラジカルなどのラジカル種が生成し、このラジカルの作用によって有機汚泥の固形成分中の繊維質や細胞壁などの難溶解性物質を改質し、消化槽内の汚泥によって溶解されやすい易溶解性物質へと変換することができる。このためオゾン処理や過酸化水素の添加を単独で行なった場合、およびこれらの処理の単純な和とくらべ、汚泥の溶解量およびメタンへの変換量を大幅に増大することができる。また、これに対応して、処分すべき汚泥の発生量も大幅に低減できる。
【０２２５】
同時に、ラジカルの作用によって細胞壁の分解がより進むため、有機汚泥の固形成分中に含有されるリンを固形物外へと高い効率で溶出させることができる。このためオゾン処理や過酸化水素の添加を単独で行なった場合、およびこれらの処理の単純な和とくらべ、リンの溶出量を増大することができる。さらに、これを凝集剤を用いて固形状のリンとし、再利用可能なリンとして回収することができる。
【０２２６】
また、オゾン処理と同時に加熱することで、ラジカルの発生をさらに増大させ、過酸化水素存在下でのオゾン処理の難溶解性物質の易溶解性物質への変換、およびリン溶出に対する効果をさらに増大することができる。よって、過酸化水素存在下でのオゾン処理と加熱処理の相乗効果によって、過酸化水素存在下でのオゾン処理のみを行なう場合、加熱処理のみを行なう場合、およびこれらの単純な和とくらべ、汚泥の溶解量とメタンへの変換量、および汚泥からのリン溶出量を大幅に増大することができる。さらに、本実施の形態のようにガス発電器からの排ガスを用いて加熱するため、加熱にはエネルギーが不要となる。
【０２２７】
したがって、有機汚泥の過酸化水素存在下でのオゾン処理をガス発電器からの高温の排ガスを用いて加熱しながら行なうことによって、より効率的で低コスト、省エネ型のエネルギー、リン同時回収が可能となる。
【０２２８】
また、本実施の形態では過酸化水素存在下でのオゾン処理を行なった有機汚泥を固液分離し、分離した溶液からリンを回収する場合を示したが、図１２に示した実施の形態４のように、リン回収を行なわず、エネルギー回収を優先して行なう場合においても、同様の加熱を行なうことでエネルギー回収に対する高い効果が得られる。
【０２２９】
なお、本実施の形態では、嫌気性消化槽へ導入する有機汚泥の全てをオゾン処理したが、導入する有機汚泥の一部にオゾン処理を行ない、残りは処理を行なわずに嫌気性消化槽へ導入するようにしてもよい。
【０２３０】
さらに、本実施の形態では、全てのリン回収後の溶液をリン回収後溶液排出路２６を通して嫌気性消化槽１に導入したが、本発明はこれに限るものではなく、一部、あるいは全てをリン回収後溶液排出路２６から系外に排出し、別途処分してもよい。
【０２３１】
実施の形態１６
つぎに、本発明による有機性廃液の処理装置およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【０２３２】
図２４は、本発明の一実施の形態における有機性廃液の処理装置について、その概略の構成および処理の流れを示した図である。図２４に示すように、嫌気性消化槽１には有機性廃液導入路２が接続されている。嫌気性消化槽１には消化汚泥引抜き路３４が接続され、消化汚泥引抜き路３４のもう一端はオゾン処理槽９および固液分離槽１７に接続されている。オゾン処理槽９には、オゾンガス注入路１１を介してオゾン発生器１０が接続されている。また、オゾン処理槽９には、過酸化水素液導入路５６を介して過酸化水素保持槽５４が接続され、過酸化水素液導入路５６には過酸化水素導入ポンプ５５が設置されている。オゾン処理槽９と固液分離槽１７はオゾン処理液排出路５７によって、固液分離槽１７と嫌気性消化槽１は処理廃液導入路１９によって、それぞれ接続されている。また、有機性廃液導入路２には有機性廃液導入ポンプ６０が、消化汚泥引抜き路３４には消化汚泥引抜きポンプ６１が設置されている。
【０２３３】
また、固液分離槽１７とリン回収槽２４が、リン含有溶液排出路２０によって接続されており、リン回収槽２４はリン回収後溶液排出路２６を介して嫌気性消化槽１に接続されている。リン含有溶液排出路２０には凝集剤導入路２３が接続され、凝集剤導入路２３の他端は凝集剤保持槽２１へと接続されている。凝集剤導入路２３には凝集剤導入ポンプ２２が設置されており、リン回収槽２４にはリン回収路２５が接続されている。
【０２３４】
また、嫌気性消化槽１には消化汚泥排出路３を介して固液分離槽４が接続され、固液分離槽４には濃縮汚泥排出路５および処理水排出路８が接続されている。濃縮汚泥排出路５は汚泥廃棄路６と汚泥返送路７に分岐し、汚泥返送路７は嫌気性消化槽１に接続されている。また、嫌気性消化槽１には消化ガス排出路２７が接続されている。
【０２３５】
また、消化ガス排出路２７が消化ガスホルダ４５と接続されている。また、消化ガスホルダ４５は消化ガス導入路４６によって脱硫装置４７と、脱硫装置４７は脱硫後ガス導入路４８によってガス発電器４９にそれぞれ接続されている。またガス発電器４９には排ガス排出路５１が接続し、排ガス排出路５１はオゾン反応槽９に設置したオゾン反応槽加熱装置４２に接続されている。
【０２３６】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【０２３７】
下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥を混合した有機汚泥を、有機性廃液として有機性廃液導入路２から嫌気性消化槽１に導入する。嫌気性消化槽１で微生物によって有機汚泥を消化した後、嫌気性消化槽１内の汚泥を消化汚泥排出路３から排出し、固液分離槽４で固形物と溶液に分け、溶液は処理水排出路８から、固形物は濃縮汚泥排出路５からそれぞれ排出する。
【０２３８】
濃縮汚泥排出路５中の固形物を汚泥返送路７を介して嫌気性消化槽１に返送するとともに、一部を汚泥廃棄路６から系外に排出する。また、嫌気性消化槽１で発生する消化ガスは、消化ガス排出路２７によって排出する。
【０２３９】
この嫌気性消化の過程において、消化汚泥引抜きポンプ６１を動作させ、嫌気性消化槽１の消化汚泥を消化汚泥引抜き路３４を通してオゾン処理槽９に導入し、オゾン発生器１０で発生させたオゾンガスをオゾンガス注入路１１を通してオゾン処理槽９に注入して、消化汚泥のオゾン処理を行なう。
【０２４０】
このとき、同時に過酸化水素導入ポンプ５５を動作させ過酸化水素保持槽５４に保持された過酸化水素を、過酸化水素液導入路５６を通してオゾン処理槽９に導入し、過酸化水素存在下で消化汚泥のオゾン処理を行なう。
【０２４１】
この過酸化水素存在下でオゾン処理した消化汚泥を、オゾン処理液排出路５７を通して固液分離槽１７に送り、固形物と溶液に分ける。分離後の固形物を処理廃液導入路１９から嫌気性消化槽１に導入し、微生物によって消化汚泥を分解する。一方、分離後の溶液を、リン含有処理水排出路２０を通してリン回収槽２４に送る。この際、凝集剤導入ポンプ２２を動作させ、凝集剤保持槽２１に保持した炭酸カルシウム溶液を凝集剤導入路２３を通してリン含有処理水排出路２０に供給し、リン含有処理水排出路２０を通るリン含有処理水に混合させる。リン回収槽２４では、析出したリン酸カルシウムを分離しリン回収路２５から引き抜くとともに、リン回収後の溶液をリン回収後溶液排出路２６を通して嫌気性消化槽１に導入する。
【０２４２】
また、嫌気性消化槽１で発生する消化ガスを消化ガス排出路２７を通して消化ガスホルダ４５へ導入して保持する。続いて消化ガスホルダ４５に保持した消化ガスを消化ガス導入路４６を通して脱硫装置４７に導入し、消化ガス中の硫黄など、後段のガス発電器において阻害になる物質を除去する。阻害物質を除去された消化ガスを脱硫後ガス導入路４８を通してガス発電器４９に供給し、ガス発電器で消化ガス中のメタンを原料として発電する。この発電過程で生じる２００〜５００℃の高温の排ガスを排ガス排出路５１を通してオゾン反応槽加熱装置４２に供給する。オゾン反応槽加熱装置４２では供給された高温の排ガスを用いてオゾン反応槽９を３０〜９０℃の範囲で加熱する。すなわち、消化汚泥の過酸化水素存在下でのオゾン処理を高温下で行なう。
【０２４３】
このように、消化汚泥に対し過酸化水素存在下でオゾン処理を行なうことによって、オゾンよりもさらに強い酸化・分解作用を有するＯＨラジカルなどのラジカル種が生成し、このラジカルの作用によって汚泥の固形成分中の繊維質や細胞壁などの難溶解性物質を改質し、消化槽内の汚泥によって溶解されやすい易溶解性物質へと変換することができる。このためオゾン処理や過酸化水素の添加を単独で行なった場合、およびこれらの処理の単純な和とくらべ、汚泥の溶解量およびメタンへの変換量を大幅に増大することができる。また、これに対応して、処分すべき汚泥の発生量も大幅に低減できる。
【０２４４】
同時に、ラジカルの作用によって細胞壁の分解がより進むため、消化汚泥の固形成分中に含有されるリンを固形物外へと高い効率で溶出させることができる。このためオゾン処理や過酸化水素の添加を単独で行なった場合、およびこれらの処理の単純な和とくらべ、リンの溶出量を増大することができる。さらに、これを凝集剤を用いて固形状のリンとし、再利用可能なリンとして回収することができる。
【０２４５】
また、オゾン処理と同時に加熱することで、ラジカルの発生をさらに増大させ、過酸化水素存在下でのオゾン処理の難溶解性物質の易溶解性物質への変換、およびリン溶出に対する効果をさらに増大することができる。よって、過酸化水素存在下でのオゾン処理と加熱処理の相乗効果によって、過酸化水素存在下でのオゾン処理のみを行なう場合、加熱処理のみを行なう場合、およびこれらの単純な和とくらべ、汚泥の溶解量とメタンへの変換量、および汚泥からのリン溶出量を大幅に増大することができる。さらに、本実施の形態のようにガス発電器からの排ガスを用いて加熱するため、加熱にはエネルギーが不要となる。
【０２４６】
したがって、消化汚泥の過酸化水素存在下でのオゾン処理をガス発電器からの高温の排ガスを用いて加熱しながら行なうことによって、より効率的で低コスト、省エネ型のエネルギー、リン同時回収が可能となる。
【０２４７】
また、本実施の形態では過酸化水素存在下でのオゾン処理を行なった有機汚泥を固液分離し、分離した溶液からリンを回収する場合を示したが、図１２に示した実施の形態４のように、リン回収を行なわず、エネルギー回収を優先して行なう場合においても、同様の加熱を行なうことでエネルギー回収に対する高い効果が得られる。
【０２４８】
また、嫌気性消化槽の消化汚泥中には、生物によって溶解し難い難溶解性物質が多く蓄積している。したがって、本実施の形態のように、嫌気性消化槽から消化汚泥の一部を引き抜き、引き抜いた消化汚泥中の固形物質を改質処理して易溶解性物質へ変換することによって、より効果的にエネルギー回収を進めることが可能となる。
【０２４９】
なお、本実施の形態では嫌気性消化槽の消化汚泥を過酸化水素存在下で加熱しながらオゾン処理を行なったが、実施の形態７、８のように嫌気性消化槽の消化汚泥を濃縮した濃縮汚泥に対して同様の処理を行なってもよい。
【０２５０】
さらに、本実施の形態では、全てのリン回収後の溶液をリン回収後溶液排出路２６を通して嫌気性消化槽１に導入したが、本発明はこれに限るものではなく、一部、あるいは全てをリン回収後溶液排出路２６から系外に排出し、別途処分してもよい。
【０２５１】
実施の形態１７
本発明のほかの実施の形態における有機性廃液の処理装置、およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【０２５２】
図２５に示す本実施の形態の処理装置は、図２３に示した実施の形態１５の処理装置において、処理廃液導入路１９に増大物質混合槽３５が接続され、この増大物質混合槽３５は増大物質混合汚泥導入路３９によって嫌気性消化槽１に接続されている。また、増大物質混合槽３５には、増大物質導入路３７を介して増大物質保持槽３８が接続されており、増大物質導入路３７には増大物質導入ポンプ３６が設置されている。本実施の形態の処理装置は、増大物質混合槽３５、増大物質導入ポンプ３６、増大物質導入路３７、増大物質保持槽３８、増大物質混合汚泥導入路３９を備える点を除き、図２３に示した実施の形態１５の処理装置と同様の構成である。なお、図２５ではガス発電、廃熱を利用した加熱装置に関する消化ガスホルダ４５、消化ガス導入路４６、脱硫装置４７、脱硫後ガス導入路４８、ガス発電器４９、排ガス排出路５１、オゾン反応槽加熱装置４２を省いて示している。
【０２５３】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【０２５４】
実施の形態１５と同様、有機性廃液導入ポンプ６０を動作させ、下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥を混合した有機汚泥を有機性廃液導入路２からオゾン処理槽９に導入し、過酸化水素を導入しながら有機汚泥のオゾン処理を行なう。続いて固液分離槽１７で固形物と溶液に分け、分離後の固形物を処理廃液導入路１９を介して増大物質混合槽３５に送り、増大物質導入ポンプ３６を動作させ、増大物質保持槽３８に保持された、亜セレン酸ナトリウム、塩化ニッケル、モリブデン酸ナトリウム、葉酸、リボフラビンを含む増大物質溶液を増大物質導入路３７を通して増大物質混合槽３５に導入し、固形物と混合する。混合後の固形物を増大物質混合汚泥導入路３９を介して嫌気性消化槽１に導入する。その他は実施の形態１５と同様である。
【０２５５】
このように、過酸化水素の存在下でオゾン処理した有機汚泥の固形物に、嫌気性消化槽内の微生物の消化活性を増加する亜セレン酸ナトリウム、塩化ニッケル、モリブデン酸ナトリウム、葉酸、リボフラビンを混合して嫌気性消化槽に導入することによって、有機汚泥を消化槽内の微生物によって溶解されやすい物質へと変換できるだけでなく、有機汚泥を消化する嫌気性消化槽内の微生物活性を高めることができる。さらに、この両者の相乗効果によって、過酸化水素存在下でのオゾン処理のみを行なう場合、増大物質添加のみを行なう場合、およびこれらの単純な和とくらべ、汚泥の溶解量およびメタンへの変換量を大幅に増大することができる。また、これに対応して、処分すべき汚泥の発生量も大幅に低減できる。
【０２５６】
したがって、嫌気性消化槽に導入する有機汚泥を過酸化水素存在下でオゾン処理し、嫌気性消化槽内の微生物活性増大物質と混合して嫌気性消化に導入することによって、より効率的なエネルギー、リン同時回収が可能となり、特にエネルギー回収に対して高い効果が得られる。
【０２５７】
また、本実施の形態では過酸化水素共存下でオゾン処理を行なった有機汚泥を固液分離し、分離した溶液からリンを回収する場合を示したが、図１２に示した実施の形態４のように、リン回収を行なわず、エネルギー回収を優先して行なう場合においても、同様の増大物質の混合を行なうことでエネルギー回収に対する高い効果が得られる。
【０２５８】
さらに、本実施の形態では、全てのリン回収後の溶液をリン回収後溶液排出路２６を通して嫌気性消化槽１に導入したが、本発明はこれに限るものではなく、一部、あるいは全てをリン回収後溶液排出路２６から系外に排出し、別途処分してもよい。
【０２５９】
実施の形態１８
本発明のほかの実施の形態における有機性廃液の処理装置、およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【０２６０】
図２６に示す本実施の形態の処理装置は、図２４に示した実施の形態１６の処理装置において、処理廃液導入路１９に増大物質混合槽３５が接続され、この増大物質混合槽３５は増大物質混合汚泥導入路３９によって嫌気性消化槽１に接続されている。また、増大物質混合槽３５には、増大物質導入路３７を介して増大物質保持槽３８が接続されており、増大物質導入路３７には増大物質導入ポンプ３６が設置されている。本実施の形態の処理装置は、増大物質混合槽３５、増大物質導入ポンプ３６、増大物質導入路３７、増大物質保持槽３８、増大物質混合汚泥導入路３９を備える点を除き、図２５に示した実施の形態１６の処理装置と同様の構成である。なお、図２６ではガス発電、廃熱を利用した加熱装置に関する消化ガスホルダ４５、消化ガス導入路４６、脱硫装置４７、脱硫後ガス導入路４８、ガス発電器４９、排ガス排出路５１、オゾン反応槽加熱装置４２を省いて示している。
【０２６１】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【０２６２】
実施の形態１６と同様、下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥を混合した有機汚泥を嫌気性消化槽１に導入し嫌気性消化槽１で微生物によって有機汚泥を消化する。この嫌気性消化の過程において、消化汚泥引抜きポンプ６１を動作させ、嫌気性消化槽１の消化汚泥を消化汚泥引抜き路３４を通してオゾン処理槽９に導入し、過酸化水素を導入しながら有機汚泥のオゾン処理を行なう。続いて固液分離槽１７で固形物と溶液に分け、分離後の固形物を処理廃液導入路１９を介して増大物質混合槽３５に送り、増大物質導入ポンプ３６を動作させ、増大物質保持槽３８に保持された、亜セレン酸ナトリウム、塩化ニッケル、モリブデン酸ナトリウム、葉酸、リボフラビンを含む増大物質溶液を増大物質導入路３７を通して増大物質混合槽３５に導入し、固形物と混合する。混合後の固形物を増大物質混合汚泥導入路３９を介して嫌気性消化槽１に導入する。その他は実施の形態１６と同様である。
【０２６３】
このように、オゾンおよびアルカリ処理した消化汚泥の固形物に、嫌気性消化槽内の微生物の消化活性を増加する亜セレン酸ナトリウム、塩化ニッケル、モリブデン酸ナトリウム、葉酸、リボフラビンを混合して嫌気性消化槽に導入することによって、消化汚泥を消化槽内の微生物によって溶解されやすい物質へと変換できるだけでなく、この処理した汚泥を消化する嫌気性消化槽内の微生物活性を高めることができる。さらに、この両者の相乗効果によって、オゾン、アルカリ処理のみを行なう場合、増大物質添加のみを行なう場合、およびこれらの単純な和とくらべ、汚泥の溶解量およびメタンへの変換量を大幅に増大することができる。また、これに対応して、処分すべき汚泥の発生量も大幅に低減できる。
【０２６４】
したがって、嫌気性消化槽の消化汚泥をオゾン処理した後にアルカリ処理し、嫌気性消化槽内の微生物活性増大物質と混合して嫌気性消化に導入することによって、より効率的なエネルギー、リン同時回収が可能となり、特にエネルギー回収に対して高い効果が得られる。
【０２６５】
また、本実施の形態ではオゾン、アルカリ処理を行なった消化汚泥を固液分離し、分離した溶液からリンを回収する場合を示したが、図１４に示した実施の形態６のように、リン回収を行なわず、エネルギー回収を優先して行なう場合においても、同様の増大物質の混合を行なうことでエネルギー回収に対する高い効果が得られる。
【０２６６】
また、嫌気性消化槽の消化汚泥中には、生物によって溶解し難い難溶解性物質が多く蓄積している。したがって、本実施の形態のように、嫌気性消化槽から消化汚泥の一部を引き抜き、引き抜いた消化汚泥中の固形物質を改質処理して易溶解性物質へ変換することによって、より効果的にエネルギー回収を進めることが可能となる。
【０２６７】
なお、本実施の形態では嫌気性消化槽の消化汚泥を過酸化水素存在下でオゾン処理を行なったが、実施の形態７、８のように嫌気性消化槽の消化汚泥を濃縮した濃縮汚泥に対して同様の処理を行なってもよい。
【０２６８】
さらに、本実施の形態では、全てのリン回収後の溶液をリン回収後溶液排出路２６を通して嫌気性消化槽１に導入したが、本発明はこれに限るものではなく、一部、あるいは全てをリン回収後溶液排出路２６から系外に排出し、別途処分してもよい。
【０２６９】
実施の形態１９
つぎに、本発明による有機性廃液の処理装置およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【０２７０】
図２７は、本発明の一実施の形態における有機性廃液の処理装置について、その概略の構成および処理の流れを示した図である。
【０２７１】
図２７に示すように、嫌気性消化槽１と有機性廃液導入路２のあいだに、オゾン処理槽９および固液分離槽１７が設けられている。オゾン処理槽９には、オゾンガス注入路１１を介してオゾン発生器１０が接続されている。また、オゾン処理槽９の上面は、透明窓などにより紫外光を照射できる構造になっており、紫外線照射装置５８が設置されている。オゾン処理槽９と固液分離槽１７はオゾン処理液排出路５７によって、固液分離槽１７と嫌気性消化槽１は処理廃液導入路１９によって、それぞれ接続されている。また、有機性廃液導入路２には有機性廃液導入ポンプ６０が設置されている。
【０２７２】
また、固液分離槽１７とリン回収槽２４が、リン含有溶液排出路２０によって接続されている。リン含有溶液排出路２０には凝集剤導入路２３が接続され、凝集剤導入路２３の他端は凝集剤保持槽２１へと接続されている。凝集剤導入路２３には凝集剤導入ポンプ２２が設置されており、リン回収槽２４にはリン回収路２５、およびリン回収後溶液排出路２６が接続されている。
【０２７３】
さらに、嫌気性消化槽１は消化汚泥排出路３を介して固液分離槽４に接続され、固液分離槽４には濃縮汚泥排出路５および処理水排出路８が接続されている。濃縮汚泥排出路５は汚泥廃棄路６と汚泥返送路７に分岐し、汚泥返送路７は嫌気性消化槽１に接続されている。また、嫌気性消化槽１には消化ガス排出路２７が接続されている。
【０２７４】
また、消化ガス排出路２７が消化ガスホルダ４５と接続されている。また、消化ガスホルダ４５は消化ガス導入路４６によって脱硫装置４７と、脱硫装置４７は脱硫後ガス導入路４８によってガス発電器４９にそれぞれ接続されている。またガス発電器４９には排ガス排出路５１が接続し、排ガス排出路５１はオゾン反応槽９に設置したオゾン反応槽加熱装置４２に接続されている。
【０２７５】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【０２７６】
有機性廃液導入ポンプ６０を動作させ、下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥を混合した有機汚泥を、有機性廃液として有機性廃液導入路２からオゾン処理槽９に導入し、オゾン発生器１０で発生させたオゾンガスをオゾンガス注入路１１を通してオゾン処理槽９に注入して、有機汚泥のオゾン処理を行なう。
【０２７７】
このとき、同時に紫外線照射装置５８によりオゾン処理槽９の中の有機汚泥に紫外線を照射し、紫外線照射下で有機汚泥のオゾン処理を行なう。
【０２７８】
この紫外線照射下でオゾン処理した有機汚泥を、オゾン処理液排出路５７を通して固液分離槽１７に送り、固形物と溶液に分ける。分離後の固形物を処理廃液導入路１９から嫌気性消化槽１に導入し、微生物によって有機汚泥を消化する。一方、分離後の溶液を、リン含有処理水排出路２０を通してリン回収槽２４に送る。この際、凝集剤導入ポンプ２２を動作させ、凝集剤保持槽２１に保持した炭酸カルシウム溶液を凝集剤導入路２３を通してリン含有処理水排出路２０に供給し、リン含有処理水排出路２０を通るリン含有処理水に混合させる。リン回収槽２４では、析出したリン酸カルシウムを分離しリン回収路２５から引き抜くとともに、リン回収後の溶液をリン回収後溶液排出路２６から系外に排出し、別途処分する。
【０２７９】
嫌気性消化槽１内の汚泥を消化汚泥排出路３から排出し、固液分離槽４で固形物と溶液に分け、溶液は処理水排出路８から、固形物は濃縮汚泥排出路５からそれぞれ排出する。
【０２８０】
濃縮汚泥排出路５中の固形物を汚泥返送路７を介して嫌気性消化槽１に返送するとともに、一部を汚泥廃棄路６から系外に排出する。また、嫌気性消化槽１で発生する消化ガスは、消化ガス排出路２７によって排出する。
【０２８１】
また、嫌気性消化槽１で発生する消化ガスを消化ガス排出路２７を通して消化ガスホルダ４５へ導入して保持する。続いて消化ガスホルダ４５に保持した消化ガスを消化ガス導入路４６を通して脱硫装置４７に導入し、消化ガス中の硫黄など、後段のガス発電器において阻害になる物質を除去する。阻害物質を除去された消化ガスを脱硫後ガス導入路４８を通してガス発電器４９に供給し、ガス発電器で消化ガス中のメタンを原料として発電する。この発電過程で生じる２００〜５００℃の高温の排ガスを排ガス排出路５１を通してオゾン反応槽加熱装置４２に供給する。オゾン反応槽加熱装置４２では供給された高温の排ガスを用いてオゾン反応槽９を３０〜９０℃の範囲で加熱する。すなわち、消化汚泥の紫外線照射下でのオゾン処理を高温下で行なう。
【０２８２】
このように、有機汚泥に対し紫外線照射下でオゾン処理を行なうことによって、オゾンよりもさらに強い酸化・分解作用を有するＯＨラジカルなどのラジカル種が生成し、このラジカルの作用によって有機汚泥の固形成分中の繊維質や細胞壁などの難溶解性物質を改質し、消化槽内の汚泥によって溶解されやすい易溶解性物質へと変換することができる。このためオゾン処理や紫外線の照射を単独で行なった場合、およびこれらの処理の単純な和とくらべ、汚泥の溶解量およびメタンへの変換量を大幅に増大することができる。また、これに対応して、処分すべき汚泥の発生量も大幅に低減できる。
【０２８３】
同時に、ラジカルの作用によって細胞壁の分解がより進むため、有機汚泥の固形成分中に含有されるリンを固形物外へと高い効率で溶出させることができる。このためオゾン処理や紫外線の照射を単独で行なった場合、およびこれらの処理の単純な和とくらべ、リンの溶出量を増大することができる。さらに、これを凝集剤を用いて固形状のリンとし、再利用可能なリンとして回収することができる。
【０２８４】
また、オゾン処理と同時に加熱することで、ラジカルの発生をさらに増大させ、紫外線照射下でのオゾン処理が有する難溶解性物質を易溶解性物質へ変換する効果、およびリンを溶出させる効果をさらに増大することができ、紫外線照射下でのオゾン処理と加熱処理の相乗効果によって、紫外線照射下でのオゾン処理のみを行なう場合、加熱処理のみを行なう場合、およびこれらの単純な和とくらべ、汚泥の溶解量およびメタンへの変換量、リン溶出量を大幅に増大することができる。さらに、本実施の形態のようにガス発電器からの排ガスを用いて加熱するため、加熱にはエネルギーが不要となる。
【０２８５】
したがって、消化汚泥の紫外線照射下でのオゾン処理をガス発電器からの高温の排ガスを用いて加熱しながら行なうことによって、より効率的で低コスト、省エネ型のエネルギー、リン同時回収が可能となる。
【０２８６】
また、本実施の形態ではオゾン、アルカリ処理を行なった有機汚泥を固液分離し、分離した溶液からリンを回収する場合を示したが、図１２に示した実施の形態４のように、リン回収を行なわず、エネルギー回収を優先して行なう場合においても、同様の加熱を行なうことでエネルギー回収に対する高い効果が得られる。
【０２８７】
なお、本実施の形態では嫌気性消化槽に投入される有機汚泥を紫外線照射下で加熱しながらオゾン処理を行なったが、実施の形態５、６のように嫌気性消化槽の消化汚泥、または実施の形態７、８のように嫌気性消化槽の消化汚泥を濃縮した濃縮汚泥に対して同様の処理を行なってもよい。
【０２８８】
さらに、本実施の形態では、全てのリン回収後の溶液をリン回収後溶液排出路２６から系外に排出し、別途処分したが、本発明はこれに限るものではなく、一部、あるいは全てをリン回収後溶液排出路２６を通して嫌気性消化槽１に導入してもよい。
【０２８９】
実施の形態２０
本発明のほかの実施の形態における有機性廃液の処理装置、およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【０２９０】
図２８に示す本実施の形態の処理装置は、図２７に示した実施の形態１９の処理装置において、処理廃液導入路１９に増大物質混合槽３５が接続され、この増大物質混合槽３５は増大物質混合汚泥導入路３９によって嫌気性消化槽１に接続されている。また、増大物質混合槽３５には、増大物質導入路３７を介して増大物質保持槽３８が接続されており、増大物質導入路３７には増大物質導入ポンプ３６が設置されている。本実施の形態の処理装置は、増大物質混合槽３５、増大物質導入ポンプ３６、増大物質導入路３７、増大物質保持槽３８、増大物質混合汚泥導入路３９を備える点を除き、図２７に示した実施の形態１９の処理装置と同様の構成である。なお、図２８ではガス発電、廃熱を利用した加熱装置に関する消化ガスホルダ４５、消化ガス導入路４６、脱硫装置４７、脱硫後ガス導入路４８、ガス発電器４９、排ガス排出路５１、オゾン反応槽加熱装置４２を省いて示している。
【０２９１】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【０２９２】
実施の形態１９と同様、有機性廃液導入ポンプ６０を動作させ、下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥を混合した有機汚泥を有機性廃液導入路２からオゾン処理槽９に導入し、紫外線を照射しながら有機汚泥のオゾン処理を行なう。続いて固液分離槽１７で固形物と溶液に分け、分離後の固形物を処理廃液導入路１９を介して増大物質混合槽３５に送り、増大物質導入ポンプ３６を動作させ、増大物質保持槽３８に保持された、亜セレン酸ナトリウム、塩化ニッケル、モリブデン酸ナトリウム、葉酸、リボフラビンを含む増大物質溶液を増大物質導入路３７を通して増大物質混合槽３５に導入し、固形物と混合する。混合後の固形物を増大物質混合汚泥導入路３９を介して嫌気性消化槽１に導入する。その他は実施の形態１９と同様である。
【０２９３】
このように、紫外線照射下でオゾン処理した有機汚泥の固形物に、嫌気性消化槽内の微生物の消化活性を増加する亜セレン酸ナトリウム、塩化ニッケル、モリブデン酸ナトリウム、葉酸、リボフラビンを混合して嫌気性消化槽に導入することによって、有機汚泥を消化槽内の微生物によって溶解されやすい物質へと変換できるだけでなく、有機汚泥を消化する嫌気性消化槽内の微生物活性を高めることができる。さらに、この両者の相乗効果によって、過酸化水素存在下でのオゾン処理のみを行なう場合、増大物質添加のみを行なう場合、およびこれらの単純な和とくらべ、汚泥の溶解量およびメタンへの変換量を大幅に増大することができる。また、これに対応して、処分すべき汚泥の発生量も大幅に低減できる。
【０２９４】
したがって、嫌気性消化槽に導入する有機汚泥を紫外線照射下でオゾン処理し、嫌気性消化槽内の微生物活性増大物質と混合して嫌気性消化に導入することによって、より効率的なエネルギー、リン同時回収が可能となり、特にエネルギー回収に対して高い効果が得られる。
【０２９５】
また、本実施の形態では紫外線照射下でオゾン処理を行なった有機汚泥を固液分離し、分離した溶液からリンを回収する場合を示したが、図１３に示した実施の形態４のように、リン回収を行なわず、エネルギー回収を優先して行なう場合においても、同様の増大物質の混合を行なうことでエネルギー回収に対する高い効果が得られる。
【０２９６】
なお、本実施の形態では嫌気性消化槽に投入される有機汚泥を紫外線照射下でオゾン処理を行なったが、実施の形態５、６のように嫌気性消化槽の消化汚泥、または実施の形態７、８のように嫌気性消化槽の消化汚泥を濃縮した濃縮汚泥に対して同様の処理を行なってもよい。
【０２９７】
さらに、本実施の形態では、全てのリン回収後の溶液をリン回収後溶液排出路２６から系外に排出し、別途処分したが、本発明はこれに限るものではなく、一部、あるいは全てをリン回収後溶液排出路２６を通して嫌気性消化槽１に導入してもよい。
【０２９８】
実施の形態２１
なお、実施の形態３〜２０においては、有機汚泥、消化汚泥、濃縮汚泥のいずれか１つをオゾンまたはアルカリ処理したが、実施の形態１や実施の形態２のように有機汚泥と消化汚泥、有機汚泥と濃縮汚泥の複数の汚泥をそれぞれ処理しても良く、またはこれら複数の汚泥を混合して処理するようにしてもよい。
【０２９９】
実施の形態２２
前記実験、および実施の形態１〜２０においては、有機性廃液の嫌気性消化を１つの嫌気性消化槽で行なっているが、本発明はこれらに限られるものではない。たとえば、有機性廃液の嫌気性消化を、酸生成槽とメタン生成槽の２つの槽で分けて行なう場合についても、本発明の処理装置および処理方法が適用可能であり、難溶解性物質の効率的な改質、リン回収率の向上など、同様の効果を得ることができる。
【０３００】
とくに、前記実施の形態５、６、１０、１３、１６、１８では嫌気性消化槽の消化汚泥を引き抜いて処理を行なったが、嫌気性消化を酸生成槽とメタン生成槽の２槽で行なう場合には、酸生成槽の汚泥を引き抜き同様の処理を行なうことで、同等またはそれ以上の効果が得られる。また、前記実施の形態７、８、１１、１４では嫌気性消化槽の消化汚泥を濃縮した濃縮汚泥の処理を行なったが、嫌気性消化を酸生成槽とメタン生成槽の２槽で行なう場合には、酸生成槽の汚泥を濃縮し、この濃縮した汚泥に同様の処理を行なうことで、同等またはそれ以上の効果が得られる。
【０３０１】
実施の形態２３
前記実験、および実施の形態１〜３、５、７、および９〜２０においては溶出したリンの回収に凝集剤として炭酸カルシウムを用いたが、これに限るものではなく、炭酸水素カルシウムなどほかのカルシウムを含む物質でも同等の効果が得られ、ＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）などの一般的な凝集剤を用いてもよい。また、前記実施の形態では溶出したリンの回収方法として凝集剤を用いたが、これに限るものではなく、晶析法などの別のリン固形化方法を用いることもできる。
【０３０２】
実施の形態２４
前記実験、および実施の形態１〜２０においては有機性廃液として下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥を混合したものを用いたが、これに限るものではなく、下水処理場の初沈汚泥、余剰汚泥、生ごみ、食品残渣、畜産糞尿、し尿、工場廃液、またはこれらの混合物でもよく、このような有機物濃度が高い汚泥、廃棄物、廃液に対して同等またはそれ以上の効果が得られる。
【０３０３】
また、前記実験、および実施の形態１〜２０においては、アルカリ処理に水酸化ナトリウムを用いたがこれに限るものではなく、水酸化カリウム等他のアルカリ性の薬剤を用いてもよい。
【０３０４】
また、本実施の形態１〜２０における固液分離槽１７としては重力によって固形物と溶液を分離する沈殿槽を用いることができるが、これに限るものではなく、処理汚泥の性状によって沈殿槽では分離が不充分な場合、また、添加した水酸化ナトリウムが嫌気性消化槽に混入するのを確実に回避する場合は、膜分離装置や汚泥脱水装置を用いて固液分離を行なってもよい。
【０３０５】
実施の形態２５
前記実施の形態１９、２０においては、紫外線を照射窓などによりオゾン処理槽の上面から照射したが、これに限るものではなく、オゾン処理槽の側面、下面に同様の照射窓などを設け紫外線を照射することができる。また、これらの実施の形態では紫外線照射装置をオゾン処理槽の外部に配置したがこれに限るものではなく、紫外線照射装置をオゾン処理槽内部に設置するようにしても、同等またはそれ以上の効果が得られる。
【０３０６】
【発明の効果】
本発明の有機性廃液の処理装置および処理方法によれば、流入する有機性廃液、嫌気性消化を行なう槽から引き抜いた消化汚泥、嫌気性消化を行なう槽の消化汚泥を固液分離した分離汚泥の少なくともひとつ、あるいはこれらの混合物に対し、オゾン処理の後にアルカリ処理を行なう処理によって、有機性廃液、消化汚泥、分離汚泥またはその混合物中の固形物の溶解性を増大でき、同時に固形物中に含有されるリンを固形物外に高い効率で溶出できるという効果がある。
【０３０７】
このような効果によって、流入廃液中の有機物のメタンへの変換率をより安定かつ効率的に向上できるとともに、処分すべき汚泥の発生量を低減できる。同時に、リンの固形物外への高効率溶出によって、有限資源であるリンもより安定かつ効率的に回収することが可能となり、効率的な有機性廃液からのエネルギー、リン同時回収が可能となる。
【０３０８】
また、本発明の有機性廃液の処理装置および処理方法によれば、流入する有機性廃液、嫌気性消化を行なう槽から引き抜いた消化汚泥、嫌気性消化を行なう槽の消化汚泥を固液分離した分離汚泥の少なくともひとつ、あるいはこれらの混合物に対し、過酸化水素存在下でオゾン処理を行なうことによって、有機性廃液とラジカルの反応を起こすことができ、有機性廃液、消化汚泥、分離汚泥またはその混合物中の固形物の溶解性を増大でき、同時に固形物中に含有されるリンを固形物外に高い効率で溶出できるという効果がある。
【０３０９】
このような効果によって、流入廃液中の有機物のメタンへの変換率をより安定かつ効率的に向上できるとともに、処分すべき汚泥の発生量を低減できる。同時に、リンの固形物外への高効率溶出によって、有限資源であるリンもより安定かつ効率的に回収することが可能となり、効率的な有機性廃液からのエネルギー、リン同時回収が可能となる。
【０３１０】
また、本発明の有機性廃液の処理装置および処理方法によれば、流入する有機性廃液、嫌気性消化を行なう槽から引き抜いた消化汚泥、嫌気性消化を行なう槽の消化汚泥を固液分離した分離汚泥の少なくともひとつ、あるいはこれらの混合物に対し、紫外線照射下でオゾン処理を行なうことによって、有機性廃液とラジカルの反応を起こすことができ、有機性廃液、消化汚泥、分離汚泥またはその混合物中の固形物の溶解性を増大でき、同時に固形物中に含有されるリンを固形物外に高い効率で溶出できるという効果がある。
【０３１１】
このような効果によって、流入廃液中の有機物のメタンへの変換率をより安定かつ効率的に向上できるとともに、処分すべき汚泥の発生量を低減できる。同時に、リンの固形物外への高効率溶出によって、有限資源であるリンもより安定かつ効率的に回収することが可能となり、効率的な有機性廃液からのエネルギー、リン同時回収が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機性廃液処理方法について、経過時間とＶＳＳ濃度の関係を示した図である。
【図２】本発明の有機性廃液処理方法について、経過時間と消化ガス発生量の関係を示した図である。
【図３】本発明の有機性廃液処理方法について、溶出リン濃度を示した図である。
【図４】本発明の有機性廃液処理方法について、経過時間とＶＳＳ濃度の関係を示した図である。
【図５】本発明の有機性廃液処理方法について、経過時間と消化ガス発生量の関係を示した図である。
【図６】本発明の有機性廃液処理方法について、溶出リン濃度を示した図である。
【図７】本発明の有機性廃液処理方法について、経過時間とＴＳ濃度の関係を示した図である。
【図８】本発明の有機性廃液処理方法について、経過時間と消化ガス発生量の関係を示した図である。
【図９】本発明の一実施の形態の有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図１０】本発明の一実施の形態の有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図１１】本発明の一実施の形態の有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図１２】本発明の別の実施の形態の有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図１３】本発明の別の実施の形態の有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図１４】本発明の別の実施の形態の有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図１５】本発明の別の実施の形態の有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図１６】本発明の別の実施の形態の有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図１７】本発明の別の実施の形態の有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図１８】本発明の別の実施の形態の有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図１９】本発明の別の実施の形態の有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図２０】本発明の別の実施の形態の有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図２１】本発明の別の実施の形態の有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図２２】本発明の別の実施の形態の有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図２３】本発明の別の実施の形態の有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図２４】本発明の別の実施の形態の有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図２５】本発明の別の実施の形態の有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図２６】本発明の別の実施の形態の有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図２７】本発明の別の実施の形態の有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図２８】本発明の別の実施の形態の有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【符号の説明】
１  嫌気性消化槽、２  有機性廃液導入路、３  消化汚泥排出路、４  固液分離槽、５  濃縮汚泥排出路、６  汚泥廃棄路、７  汚泥返送路、８  処理水排出路、９  オゾン処理槽、１０  オゾン発生器、１１  オゾンガス注入路、      １２  アルカリ処理槽、１３  アルカリ液保持槽、１４  アルカリ液導入路、  １５  アルカリ液導入ポンプ、１６  オゾン処理液排出路、１７  固液分離槽、１８  アルカリ処理液排出路、１９  処理廃液導入路、２０  リン含有溶液排出路、２１  凝集剤保持槽、２２  凝集剤導入ポンプ、２３  凝集剤導入路、    ２４  リン回収槽、２５  リン回収路、２６  リン回収後溶液導入路、２７  消化ガス排出路、３１  アルカリ液回収槽、３２  アルカリ液循環路、３４  消化汚泥引抜き路、３５  増大物質混合槽、３６  増大物質導入ポンプ、３７増大物質導入路、３８  増大物質保持槽、３９  増大物質混合汚泥導入路、４２  オゾン反応槽加熱装置、４５  消化ガスホルダ、４６  消化ガス導入路、４７  脱硫装置、４８  脱硫後ガス導入路、４９  ガス発電器、５１  排ガス排出路、    ５２  排ガス供給路、５３  排ガス供給路、５４  過酸化水素保持槽、５５  過酸化水素導入ポンプ、５６  過酸化水素液導入路、５７  オゾン処理液排出路、５８  紫外線照射装置、６０  有機性廃液導入ポンプ、６１  消化汚泥引抜きポンプ、６２  汚泥返送ポンプ、１０２  膜分離装置、１０３  改質槽、        １０４  被処理液路、１０５  返送汚泥路、１１１  連絡路、１１７  濃縮液取出路、１２３  改質汚泥路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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